喷墨打印纸粗糙度对印刷光泽度的影响
纸张的粗糙度或平滑度对印刷质量而言是非常重
表征表面形貌。每次振动，针尖与表面短暂接触，因此样品受横向、剪切或摩擦力的影响较小，且无黏滞现象。因此，选用敲击式ＡＦＭ适合纸张的研究。
触针粗糙度仪和激光粗糙度仪测量微观粗糙度。触针粗糙度仪采用一个预压式圆锥形细触针，沿被测表面拖动。触针垂直压缩压电元件时产生线性电压。触针粗糙度仪广泛用于测量金属表面粗糙度。当用于
要的性能。表面粗糙度的评价通常分为宏观范畴和微
观范畴，但二者之间无明显的界定。通常南于纤维分散较差、离子不稳定或絮聚、原纸粗糙或涂布和压光不当等形成的，外貌特征大于１０斗ｍ的界定为宏观范畴。而因颜料粒子尺寸分布、粒子形状、胶黏剂种类、
膜层收缩、干燥条件、涂料保水性和涂布量等形成的，
外貌特征小于１０斗ｍ的归为微观范畴。１０斗ｍ属于宏观还是微观，并未确定。粗糙度对光泽度影响的研究
纸张测试时，根据触针的半径和负载，观察触针的轨
迹及纸张表面硬度。研究发现，需挑选触针的半径和
一般认为，通常粗糙度值不能预测光泽度。有时，较粗糙的表面却具有较高光泽度。在传统的粗糙度测试
方法中，由于ＰＰＳ能在不同的压力下模拟印刷线压测
负载以确保对纸张表面无永久性损伤。激光粗糙度仪采用单频激光源，为非接触式，对纸张表面无损伤。
其他非接触检测方式包括共焦激光扫描显微镜法（ＣＬＳＭ）、三维纸张分析器和干涉显微镜。通过光学
试粗糙度，因此，ＰＰｓ法被广泛地应用于造纸和印刷工业。ＰＰｓ粗糙度仪采用接触空气泄漏原理，测量
５１¨ｍ宽的环内、试样问的空气流量。试样压在一个圆形的平金属环和弹性垫之间，内外环构成了试样的
方法得到的纸张表面三维形貌图，可计算出粗糙度。
比较了３种不同的喷墨打印纸表面粗糙度的测试方法，确定其中最佳的一种方法，该法测得的纸张粗糙度、
缝隙，计算流入缝隙的空气量。所有空气泄漏式设备获得的测试结果均被称为宏观粗糙度。ＰＰＳ测试法的
缺点是测试结果供小规模印刷使用时，灵敏度较差。例如，半色调墨点的直径范围为２０～６０斗ｍ，而空气
光泽度及印刷光泽度具有很好的相关眭。
１实验１．１纸样
实验采用３种市售Ｅｐｓｏｎ喷墨打印纸，分别是优质高光泽纸（简称Ｅｐｓｏｎ高光），优质光泽纸（Ｅｐｓｏｎ光泽）和档案无光泽纸（Ｅｐｓｏｎ无光），以及２种Ｋｏｄａｋ喷墨打印优质图片纸，分别为高光图片纸
泄漏值的测试跨度为５１～１３５００¨ｍ。因此，出现了微
观粗糙度的测试。
用原子力显微镜（ＡＦＭ）描述表面性状已完全可能。通过安装在悬臂上的针尖扫描样品表面，用聚焦
激光束测定从悬臂到光电二极管探测器微小反射，获得悬臂的微小偏差。样品放置在工、儿ｚ压电扫描仪上方，可精确地测定样品的移动。通过图像处理系统，将探针位置随光电二极管探测器电压信号的变化转化
成三维图像。对于较软以及易碎的样品，选用敲击模
（Ｋｏｄａｋ高光）和蜡光图片纸（Ｋ０ｄａｋ蜡光）。所用的
Ｅｐｓｏｎ纸是微孔型涂层，而Ｋｏｄａｋ纸是树脂型涂层。
１．２
印刷
实验采用３种不同的喷墨打印机：Ｅｐｓｏｎ针式Ｐｒｏ
式ＡＦＭ。传统接触式ＡＦＭ，针尖与样品表面接触，
而敲击式ＡＦＭ，是针尖未接触样品，仅轻轻划过表面，
５０００（染料型油墨）、Ｅｐｓｏｎ针式Ｐｒ０５５００（档案油墨）和Ｅｐｓｏｎ针式Ｐｈｏｔ０２２００（荧光油墨）。档案油墨和荧光油墨均为颜料型油墨。
悬臂振幅减小到某一数值。扫描过程中，用振幅变化
１８
ＷｏｒｌｄＰｕｌｐａｎｄ
Ｐａｐｅｒ、，０１．２６，Ｎｏ．６
１．３粗糙度的测定
１．３．１
６斗ｍ，因此，当表面最高点和最低位置的距离超过
ＰＰｓ粗糙度
采用ＰＰｓ９０粗糙度仪，压力２ＭＰａ，硬背衬。粗
６¨ｍ时，不能使用ＡＦＭ；ＡＦＭ仅能测试相对平滑
的表面。
糙度为不同位置测量１０次的平均值。１．３．２触针粗糙度
采用ＥＭＶＥｃｏ电子Ｍｉｃｍｇａｇｅ２１０触针式粗糙度仪，球形钢触针半径为ｌ陆ｍ。测定条件：测试３组，每组取５００点数据，读取问隔０．１ｍｍ，扫描速度
０．５
ｍｎｌ／ｓ。粗糙度尺按公式（１）计算：尺：（Ｚｆ＋ｌ—Ｚ）／４９９
ｆ＿１，２，……，４９９
ｆ１）
式中：ｚ为触针到相应点的高度值。１．３．３原子力显微镜（ＡＦＭ）
ＡＦＭ测试粗糙度通过Ｐａｒｋ
ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ
ｖｅｒｓｉｏｎｌ．３
自动探测ｃＰ、扫描探测显微镜和Ｐｒｏｓｃａｎ
软件完成。敲击式ＡＦＭ采用硅针尖（针尖半径终端
曲率为１０ｎｍ）。扫描面积７０斗ｍ×７０斗ｍ，扫描频率ｏ．５Ｈｚ。所有的图像是“拉平的”，如，每幅图像轮廓高度减去高度分布的平均值。粗糙度以轮廓高度与
表面高度的平均值之差的均方根（尺榔）来表示，见
公式（２）：
慨馘。√击弘五）２
式中：ｚ为相应点的高度值。
图１纸张表而的ＡＦＭ图像
（２）
表１比较了３种方法测量的粗糙度值及６０。和
７５。的纸张光泽度。ＰＰｓ粗糙度仪和触针粗糙度仪的测量结果有很好的相关性（９３．７％）。ＰＰＳ和ＡＦＭ，触针粗糙度仪和ＡＦＭ的测量结果相关性均较差，相关系
数分别为９０．３％和８９．３％。ＰＰＳ粗糙度值较其他两种方法大２个数量级。对于３种粗糙度测量法，Ｅｐｓｏｎ高光纸样均最平滑，而Ｅｐｓｏｎ无光纸样最粗糙。Ｅｐｓｏｎ光泽、Ｋ０ｄａｋ高光和Ｋｏｄａｋ蜡光纸样的ＰＰｓ粗糙度值
通过扫描测量纸样表面，监测相位差变化获得样品表面高度的分布。纸张表面无划痕，因此，ＡＦＭ测试粗糙度对纸张表面无损伤。１．４光泽度和印刷光泽度的测定
采用Ｇａｒｄｃｏ
Ｎｏｖｏ．Ｇｌｏｓｓ
ＴＭ光泽度仪测量光泽度
（６０。和７５０）和印刷光泽度。纸张的印刷光泽度是对
同样几何形状的青色Ｃ、红色Ｍ、黄色Ｙ、黑色Ｋ
种实地色块的光泽度进行测定。
４
较接近。但Ｅｐｓｏｎ高光纸用触针粗糙度仪测量的粗糙
度值稍高，而Ｋｏｄａｋ蜡光纸用ＡＦＭ测量的粗糙度值
较高。这表明，Ｅｐｓｏｎ光泽纸的表面在微米级范畴上
２结果和讨论
Ｅｐｓｏｎ高光、Ｅｐｓｏｎ光泽、Ｋ０ｄａｋ高光和Ｋｏｄａｌ（蜡
是粗糙的，而纳米级范畴是平滑的。相反，Ｋｏｄａｋ蜡光纸的表面在微米级范畴上是平滑的，而纳米级范畴上是粗糙的。
光纸的ＡＦＭ图像如图１所示。在所有纸样中，Ｅｐｓｏｎ高光纸的表面最平滑，平均值为９．７１ｎｍ。Ｅｐｓｏｎ光泽
纸（２２．３９ｎｍ）和Ｋｏｄａｋ高光纸（１８．１１ｎｍ）的表面比
本实验中，７５。的光泽度测试值最适合样品的比较。ＰＰｓ粗糙度值和纸张光泽度的相关性较低，仅为７２．２％。触针粗糙度仪和ＡＦＭ测试的纸张光泽度有很好的相关性（８８．０％和８６．４％）。有趣地是，Ｋｏｄａｌ（纸均比Ｅｐｓｏｎ高光纸粗糙，但光泽度值却很高，特别是Ｋｏｄａｋ高光纸。根据Ｆ诧ｓｎｅｌ理论，纸张的光泽度是由
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Ｅｐｓｏｎ高光纸粗糙。Ｋｏｄａｋ蜡光纸表面非常粗糙，其
值为３１２．１ｎｍ。对于当前设置的触Ｍ，Ｅｐｓｏｎ无光纸的表面过于粗糙。ＡＦＭ探针测试的最大垂直深度为国际造纸２００７年第２６卷第６期
表１不同方法测得纸张粗糙度与光泽度间的相关系数
中，所有纸样测试入射光波长和角度相同。因此，可
对于３台不同的打印机，６００、７５。印刷光泽度和纸样在Ｐｈｏｔｏ２２００打印机上获得的印刷光泽度，
通过比较３种不同的打印机可以看出，油墨对印５种纸样在３台打印机上打印，比较６００和７５０２０
表２Ｐｈｏｔ０２２００喷墨打印机的印刷光泽度与纸张粗糙度间
的相关系数
表３Ｐｒ０５０００喷墨打印机的印刷光泽度与纸张粗糙度间的
相关系数
表４
Ｐｒ０５５００喷墨打印机的印刷光泽度与纸张粗糙度间的
相关系数
ＷｏｒｌｄＰｕｌｐａｎｄＰａｐｅｒＶ０１．２６，Ｎｏ．６
光入射角、入射光波长、折射率以及纸张表面粗糙度
决定的。对于一种确定了光入射角和波长的设备，光泽度主要由折射率和纸张表面粗糙度决定。在本实验能是Ｋｏｄａｌ（纸涂层的折射率比Ｅｐｓｏｎ纸高。
纸张粗糙度的相关系数如表２～表４所列。３种粗糙度
仪测得的纸张粗糙度和印刷光泽度的相关性均高于粗
糙度和纸张光泽度的相关ｊ生。喷墨打印是非接触印刷，
不像传统的接触式印刷，油墨膜的表面形貌主要取决
于纸张的表面形态。对于同一台打印机，油墨是相同的，所以纸样打印每种油墨膜的折射率也相同。印刷光泽度主要由纸张的表面粗糙度决定。
与ＡＦＭ粗糙度值具有最高的相关性，接近１００％。
对于３台不同的打印机，Ａ刚和触针粗糙度仪与印
刷光泽度均具有较高的相关性，只有ＰＰｓ粗糙度与
Ｐｒ０５０００打印机上获得的印刷光泽度的相关性较低。
刷光泽度也有一定的影响。纸张光泽度和Ｐｒ０５０００打
印机上获得的印刷光泽度的相关性（＞９７％）好于其他
２台打印机上获得的印刷光泽度。这是由于Ｐｒ０５０００
打印机采用染料油墨，而其他２台打印机采用颜料油
墨。染料是由单一分子组成，而颜料是由许多约１００ｎｍ直径的大粒子组成。
印刷光泽度，如图２所示，虚线是纸张的光泽度值。可以看出，微孑Ｌ型涂层的Ｅｐｓｏｎ纸在Ｐｒ０５５００和
好于染料型Ｐｒ０５０００打印机打印的印刷光泽度。颜料
Ｐｈｏｔ０２２００打印机上用颜料油墨打印的印刷光泽度要
型油墨可获得较高的正△光泽度（△光泽度是印刷
注柱高为印刷光泽度值，虚线为纸张光泽度值；印刷光泽度低于纸张光泽度时得到负△光泽度
图２比较５种纸样在３种打印机上的印刷光泽度
光泽度和纸张光泽度之差），这是由于涂层中的颜料粒子黏附油墨粒子。纸张涂层的光泽度取决于不同尺寸涂层颜料粒子的覆盖程度。染料分子太小而不能有效地填充涂层的孑Ｌ隙，因此染料型油墨的△光泽度
泽度较低，△光泽度为负值（见图２）。
图３显示Ｅｐｓｏｎ高光纸在３种打印机上打印黑色
墨膜的ＡＦＭ图像。Ｐｒ０５５００和Ｐｈｏｔ０２２００打印机图像的墨滴清晰可见。Ｐｒ０５０００打印机打印图像中的染料
较差。对于树脂型涂层的Ｋ０ｄａｋ纸，可以看出油墨的不同影响。Ｐｒ０５０００打印机染料型油墨和Ｐｒ０５５００、
Ｐｈｏｔ０２２００打印机一样，打印后均可获得较高的印刷
分布均匀。蹦ｓ粗糙度值从左到右依次为３１．８ｎｍ、
３６．１
ｎｍ和２７．７ｎｍ。Ｐｒ０５０００打印机采用染料油墨，
因此其油墨膜表面比颜料油墨更平滑，这主要由于染料粒子小于颜料。并且，油墨膜的粗糙度是相应纸张
光泽度，且黄色（Ｙ）的印刷光泽度更高。因此，对于树脂型喷墨打印纸，着色剂的种类对印刷光泽度的影响不大。Ｋｏｄａｋ高光纸的△光泽度为负值，可能是由于水性油墨使涂层膨胀，表面更粗糙，从而印刷光
国际造纸２００７年第２６卷第６期
粗糙度的３倍。
油墨膜厚度一般用ＡＦＭ测量。ＡＦＭ的量程范围很小，因此，仅能测试边缘的墨膜厚度。图４是
２１
图３
Ｅｐｓｃ）ｎ高光纸在３种打印机上打印黑色墨膜形态的ＡＦＭ图像
３结论
ＡＦＭ粗糙度和７５ｏ纸张光泽度、印刷光泽度的相关性好于６０。光泽度、印刷光泽度。触针粗糙度仪测得的粗糙度与６０。和７５。光泽度及印刷光泽度
均有很好的相关性。颜料型和染料型
油墨对Ｅｐｓｏｎ和Ｋｏｄａｋ印刷光泽度有不同的影响。在Ｐｒ０５５００和Ｐｈｏｔ０２２００
图４
ＡＦＭ钡０试油墨膜厚度
打印机上用颜料油墨打印的ＥＤｓｏｎ纸
Ｋｏｄａｌ（高光泽纸在Ｐｍ５５００打印机上打印的青色（Ｃ）油墨。黑色区域是纸张基质，亮的区域是油墨膜。可以看出，油墨膜在边缘处不均匀。例如，横穿２个墨滴的顶线，油墨膜厚度约为１５０ｎｍ。基于油墨颜料尺
样印刷光泽度高于在Ｐｒ０５０００打印机
上用染料油墨打印的Ｅｐｓｏｎ纸样。而打印机对Ｋｏｄａｌ（纸样印刷光泽度的影响较小，但Ｐｒ０５０００打印机的纸样印刷光泽度和光泽度有较高的相关性。染料油墨膜比颜料油墨膜的表面更平滑。
（责任编辑：郭彩云）
寸，墨膜厚度接近单层油墨颜料粒子尺寸。
・消息・
ＧＬ＆Ｖ公司召开２００７产品技术研讨会
ＧＬ＆Ｖ公司于２００７年１１月７一１２日先后在北京、上海和广州三地成功举办了系列产品技术研讨会。国内制浆造
纸业内众多有影响的企业、设计工程公司、科研单位及媒体的代表出席了技术研讨会。在技术研讨会上，ＧＬ＆Ｖ公司全球副总裁ＪｉｍＯｓｗａｌｄ先生首先介绍了公司本年度收购ＫｖａｅｍｅｒＰｕｌｐｉｎｇ制浆生产线技术及设备的情况及ＧＬ＆ｖ公司最新组织结构；随后，来自美国和瑞典的专家向广大客户讲解了ＧＬ＆ｖ公司的最粝技术，并展望众多先进技术在中国的应用前景。
ＧＬ＆ｖ公司是在北美上市的跨国集团公司，总部设在加拿大蒙特利尔。该公司在世界４０个国家设有分支机构或代表处，员工１５００多人，年销售额４亿多美元。近几年该公司先后兼并了几家世界著名的造纸设备公司的技术及设备，旗下品牌包括Ｃｅｌｌｅｃｏ、Ｈｅｄｅｍｏｒａ、Ｂｅｌｏｉｔ—Ｊｏｎｅｓ、Ｂｅｌｏｉｔ—Ｌｅｎｏｘ、Ｉｍｐｃｏ、Ｂ１ａｃｋＣｌａｗｓｏｎ．Ｋｅｎｎｅｄｖ、Ａ１ｂｉａ、ｃａｎｒｏｎ、Ｄｏｒｒ、ＬａＶａｌｌｅｖ、ｓａｎｄｖＨｉｌｌ、ＮａｔｉｏｎａｌＲｅ行ｎｅｒＰｌａｔｅ等。ＧＬ＆Ｖ公司主要提供完整的化学制浆生产线（包括ＤＵＡＬ．ＣＴＭ蒸煮、Ｃｏｍ．Ｄｅｐ、ＣＢｗａｓｈｅｒＴＭ、ＣＯＭＰＡＣＴＰＲＥＳＳ下Ｍ洗浆机；ＨＩ一０ＴＭ除节机和压力筛；ＤＵＡＬＯＸＴＭ氧脱木素技术；ＤｉＦｅｅｄＴＭＤｖｎａＤｉｌＴＭ漂白技术；ＤＵＦＬＯＴＭ中浓泵技术）及纸机流送系统，纸机白水回收系统，浆料制备系统中的多圆盘过滤机、除渣器、压力筛、弧形筛、盘磨机等设备。在纸机设备中，还提供先进的稀释水ＢＴＦｔＭ流浆箱及其他设备。ＧＬ＆Ｖ公司具有战略性的部署，形成了集销售、技术支持、服务为一体的庞大网络，使其在同行业中极具竞争力，成为力全世界提供制浆造纸系列设备的主要供货商之一。ＧＬ＆Ｖ公司一流的设备和技术被世界造纸工业所共赏，产品的销售量在同类产品中始终占世界前位。
（本刊记者）
ＷｏｒｌｄＰｕｌｐａｎｄＰａｐｅｒ
Ｖｂｌ．２６，Ｎｏ．６