考古到一篇20年的文章，是我最推崇的林诒洪老师的作品，20年前现在读来仍是干货。

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我所知道的打印墨水和纸张
林诒洪 2003.5.6

首先希望大家对此篇文章不要抱太高的期望值，因为我们不是搞墨水和纸张研究的。我们所能给大家奉献的只是我们在这许多年中积累的经验和从专业人士口中透露的部分细节。能对大家有帮助最好。如果大家能参考此文，将自己在工作遇到的问题放到论坛上讨论，我们可能从中得出一些更重要的结论。
　
打印墨水
    
    墨水颜色由两种类型的材料提供，一种是染料，另一种是颜料。
    染料的特点是透明的，通过选择性吸收入射光中某些光谱成份而使透过的光改变颜色。因此染料墨水不仅可以用来印制彩色照片，也可以用来印透明的灯箱片。传统彩色照片、透明正片中都是用染料来成色。
    许多种染料的原始材料是不溶于水的，所以需要一些特殊的溶剂先将其溶化然后再加水稀释。这些溶解染料的溶剂有些对制造墨头的材料是有害的。我们在5年前曾委托一家公司研制黄色墨水，结果它提供的样品注入墨头后墨头很快就损坏了。后经那家公司的专家分析，应该是溶解黄色染料的溶剂破坏了墨头。
    墨水的耐久性基本是由染料的原始材料决定的。究竟是哪种染料更耐久我们不得而知。另外对买来的墨水，我们也无从知道它是用哪种染料配制的。我想基本原则肯定是，比较贵的墨水耐久性一般会比较强。因为染料的原料之所以便宜一定是有某些缺陷，不耐久肯定就是主要缺陷之一。贵的原因基本是较耐久，另外可能是颜色特殊，用的人少。
    EPSON染料墨中品红色是较不耐久的颜色。我们曾用它来在亚光纸上打印色卡，发现如果暴露在空气中，不用见光，只要一个月颜色就会褪去不少，使灰阶都变成绿的。另一厂家仿制的EPSON墨更可怕，今天晚上打印完，如不及时覆膜，第二天早上就会褪色。
    墨水要用在不同的打印机上还要添加其它一些东西以改变它的粘度、表面张力、可能还有热膨胀系数或沸点等才能使不同的打印机顺畅地喷出来。这些添加剂也应该是对墨头安全的。我们曾经将NOVAJET打印机的墨水直接注入EPSON 9000墨盒，发现它虽然不对墨头产生损害，但喷出率非常低。
    不同打印机上使用的溶剂和添加剂使得不同的打印机对纸张有不同的选择性。如大家都知道EPSON染料墨打印机很挑纸，但如果将它的墨水更换之后，它就像惠普打印机一样什么纸都能用。
    在配制不同厂家的兼容墨水过程中我们发现，多数墨水都不是由一种染料配制的。其现象是市面上所售的多数墨水的色饱和度都高于原厂墨水，我们通常要用两到三种墨水混合才能配出与原厂墨接近的颜色。
    颜料墨过去是由矿物颜料经研磨后做成，现在的颜料可能也有非矿物的材料。总得来说它是由固体颜料经研磨后再经乳化后做成墨水。它的主要特点是比较耐久，颗粒越粗的越耐久。它是不太透明的。从装墨水的瓶子上也看得出来，它有点像牛奶。因此它不能用来印透明片。由于它不透明，所以它的合成色：红、绿、蓝的饱和度也比较低。
    颜料墨对纸张要求更高，只有很少的纸能在使用颜料墨时印出足够的密度和饱和度。据说最近EPSON推出的7600和9600使用的墨水是采用了树脂包裹技术，对纸张要求降低。反过来说，一些颜料墨在普通纸上的表现反而比染料墨好。因为它在这种纸上扩散比较小。我看到用颜料墨在宣纸上打印国画效果很接近原画的密度和饱和度。
    颜料墨的打印头喷孔通常比染料墨粗，其中的原因不难想象。我们使用HP3000打印机时就发现，它的颜料墨系统喷出的墨点比染料墨大得多。我仔细观看了EPSON 9600打印的照片，感觉它的墨点比EPSON 10000要粗不少。比HP120PS也粗多了。另外暗部最大密度和层次也不好，没有清澈的感觉。
    在小型打印机中没有使用油性墨的。用油性墨的只有大型的户外喷机。这种墨类似印刷的油墨，但印刷油墨通常使用的是透明的染料，而户外喷机使用的是用颜料调配成的油墨，户外喷机的喷孔都非常大，不容易堵塞。这种墨使用有机溶剂和成膜剂，像油漆一样。对材料表面要求很低。既耐水又耐晒，就是质量不太好。
　
墨水的颜色匹配问题
    
    由于绝大多数软件都是根据原厂墨设计的，因此除非自己能够修改软件，否则使用替代墨时颜色应该是越接近原厂墨越好。根据我们观察，所谓使用ICC Profile校正的方法，即便是使用了昂贵的色度计，效果也很业余。
    墨水颜色的相似性主要也是三个参数：色相、色饱和度和浓度。我们通常使用几种墨来配制使它各项参数与原厂墨符合。
    比较难处理的是另外的因素。
    由于人眼是个糊涂虫，所以黄、品、青3原色匹配后并不表明用这些墨混合出来的颜色就与原厂墨一致。原因是看起来一样的颜色，它的吸收光谱可能是不一样的。因此两类染料混合后产生的吸收光谱肯定不一样，出来的颜色就有可能不一样。主要表现在红、绿、蓝的颜色不一样。因此在选择原始墨水时，还要照顾这3种混合色的匹配程度。如果这6种颜色匹配的都不错了，剩下的问题就不大了。因为在打印软件中，成色主要是靠这6种颜色用加色法来构造其它颜色。
　
打印用纸及与墨水的匹配情况
    
    我们先来讨论反射式的打印用纸。
    打印纸的涂层主要目的是能较快地吸收墨水并防止墨水的横向扩散。普通胶版纸的吸墨能力也不错，但它不能防止墨水的横向扩散，所以出来的图像清晰度不高，色饱和度更是低得不得了。
    我们平时可能注意到，石膏或大白粉刷墙皮的表面也很能吸墨，并且墨点扩散比较小。因此我们使用类似石膏粉的东西来做涂层，打印的质量就会比较好。涂料纸就是这一类东西。当然它可能不是用石膏粉来涂的。它是由一些白色的细粉再混入一些粘结剂做成，中间有许多小孔来吸墨。墨水滴上去后同时向纵深和水平方向扩散。与胶版纸比，它水平方向的扩散小些，因此清晰度和色饱和度都比较好。另外它的孔隙比较大，无论什么类的墨水都能吸收。但在墨水的水分挥发后，这些孔隙也成了空气进入的畅通渠道，因此涂料纸打印的照片褪色比较快。用惠普打印机打印的图片，一年后就会褪去30%以上。涂料纸的涂层还很不结实，轻轻一划就掉粉，也无法用覆膜方式保护。
    涂料纸的另一个缺点是表面粗糙结构形成的漫反射使得照片的最大密度达不到很高的程度，通常只能达到1.6的水平，用特殊黑墨有时可以达到2.0。但由于涂层不透明，暗部的层次不好。
    以涂料纸为基本技术发展起来的打印纸被许多人称为粉质涂层纸。虽然墨点扩散的程度不同，但它们的缺陷是共同的。
    打印用的高光相纸与涂料纸很不一样，特别是惠普、NOVAJET等传统打印机用的高光相纸，如果我们用一点水滴在上面，表面的涂层会变得粘粘的化开。但它又是透明的，与是使我们感觉它很像一种动物胶。不过现在的涂层大概用的都是高分子的有机化合物，不会使用当年胶片上用的牛骨头胶或猪皮胶。当一滴墨水滴到上面后，我们会发现涂层吸水后明显隆起，显然是这种“胶”将水分和染料分子吸收到自己的微观结构中使自身变软膨起。好的涂层不是吸墨快，而是吸墨比较慢，涂层的表面张力也比较大，使墨滴在没有被吸入“胶”中时像荷叶上的水珠一样不向四周浸润，然后慢慢地吸入“胶”中，等水分挥发后“胶”体收缩，将染料紧紧包裹起来。涂层厚的打印纸吸墨能力强，向水平扩散也小，这种打印纸可以用比较大的墨量打印，印出的照片清晰锐利，暗部密度大，层次晶莹透澈，非常漂亮。我们曾经买过一种涂布过两次的纸，打印效果好极了。我们最近定制的油画布都是两次涂布的。
    怎么看涂层薄厚？用同样的墨量打印，如果暗部密度一样，而中间调颜色深的就是涂层较薄或墨点扩散大的纸。加大墨量后，暗部密度小的纸肯定是墨点扩散严重或涂层薄的纸。
    由于涂层是完全透明的，墨水可以形成较大的浓度，入射光到底层后才被反射，经两次过滤后，呈现很高的色饱和度。又由于墨点扩散小，可以最大程度地以纯粹的加色法成色，因此高亮度的红、绿、蓝色的饱和度非常高。
    “胶质”涂层也有软硬之分，“硬”涂层摸上去像有机玻璃表面，吸墨比较慢，对墨水的种类也比较挑。墨水的溶剂稍不合适就不能吸收。但它的墨滴扩散小，形成的墨层厚，能印最好的照片。它对EPSON原厂墨、佳能原厂墨和惠普部分打印机的原厂墨吸收不好。
    “软”的涂层摸上去涩涩的，像摸气球的表面。吸墨速度很快，几乎任何一家的墨都能吸收。但不同的纸对相同的墨表现的颜色有很大变化。一种纸在EPSON打印机上颜色表现正常，但在惠普打印机上就会偏蓝。我们估计是因为不同成份的墨水在其中的扩散率不同。偏蓝的原因可能是蓝色墨扩散较小，而其它颜色墨扩散严重所致。这类纸的墨点扩散通常比较大，越软的纸，墨水适应性越好的纸扩散越严重。图片的清晰度和色饱和度也越差。我怀疑这类纸是在“胶”中制造了很多细小的孔隙，以快速吸收墨水。孔隙比例越大的吸墨性越好，摸起来就像发泡的塑料（或发泡的“胶”）。但微孔造成墨点扩散大，涂层的透明度下降。因此“软”纸打印效果接近涂料纸，不够漂亮。
    透明涂层的纸只有当光线照到最底层的白色反光层时才被返回，入射光被染料层充分过滤，所以色饱和度最高；半透明或不透明的涂层中，光线在半途中就被陆续折返，未经染料充分过滤，因此饱和度、最大密度以及暗部层次都不如透明涂层。
    奇怪的是“软”纸通常有一定的防水性，有可能它吸墨主要是靠其微孔，而不是“胶”吸水，因此它的“胶”可以是不溶于水的，这样就有一定的防水性。而它的表面张力可经特殊调制，让其只能被特定墨水浸润，而普通水到了其上就像落在荷叶上一样，无法进入这些微孔将墨带出。
    如果软纸确实是这种结构，它的抗褪色性也是不太好的。硬纸不覆膜在室内3-5年都不会褪色，软纸如何？我用的不多，你们的经验如何？
    由于“硬胶纸”可能是将墨水吸收到自己的分子结构中去，因此温度和湿度对它吸墨的速度影响很大。当室温低于20度且湿度很低时，暗部就会出现很多因墨水来不及就地吸收而发生墨水集聚的大颗粒。而当室温超过30度且湿度超过80%时，照片又会发黄，这其中的原因还不得而知。使用“硬胶纸”最适宜的温湿度应该是温度25度，相对湿度50%-80%。
    用微孔吸墨的纸对环境的要求通常低得多。
　
    做灯箱片的纸通常要求较高。因为灯箱片要求最大密度要达到3.0才好看。而入射光在墨层上只过滤一次，密度和色饱和度显得更低。没有经验的人和使用劣质灯箱纸的人做出来的透射片往往是灰蒙蒙的，概因墨量不足所致。
    打印透射片通常要有印反射片时两倍墨量才行。这不仅是对软件的要求，也对打印纸有更高的要求。
    打印透射片的纸有透明的和背喷半透明的两种。透明片只能用于透射，如在投影机上使用，所以使用较少，也很少有人在透明片上做功夫，它的吸墨性不是很好，通常买到的片子很难吸收两倍的墨量。
    打印透射片多数使用半透背喷片，它既可用于透射观看，也可反射观看，做灯箱时不用加散光片，所以使用非常广泛。背喷片主要的质量指标有墨水透过性和吸墨量。
    好的背喷片对所有颜色的墨水透过性都是一致的。但我们看到多数质量不好的背喷片总有几色墨水透过不好，致使不打背灯时颜色不准。多数便宜的背喷片吸墨性都不好，表现在使用两倍墨量打印时，最大密度没有相应增加，而图片的反差和清晰度却大大下降。
    在一般人的观念中，背喷片也分粉质和胶质两种，我想这应该也是用小孔吸墨和用结构吸墨的区别。胶质纸对墨水有很大的选择性，但好的胶质纸吸墨性很强，能达到3.0以上的最大密度。粉质纸吸墨性中等，通常达不到3.0的密度，能达到2.3的密度就很不错了。但粉质纸一般透墨性都很好，而廉价的胶质纸透墨性都不好。
　
造成褪色的主要原因是什么？
    
    用打印机印照片人们最担心的是褪色问题。据我们观察，造成褪色的主要原因是光-热加空气。而这其中空气的作用最大。空气中除了氧之外还有什么对颜色影响最大就不知道了。
    在不覆膜的情况下，“硬胶纸”打印的照片放在室内3-5年都不会褪色。涂料纸和宣纸这一类多孔隙、接触空气表面非常大的材料打印的图片1年就会严重褪色。覆了膜的“硬胶纸”照片在朝南的窗内可保晒半年只有可接受的轻微褪色，朝向东西的窗内一年甚至两年内都不会有看得出的褪色。但如果纸基不是涂塑的而是透气的，保存期至少减少一半。
   将覆过膜的打印照片拿到室外直晒，保存期减少一半。我们有一次将打印的图片贴到汽车上，在南方跑了一个月，颜色就褪得不行了。这说明汽车滚烫的铁壳对颜色破坏极大。
   但是如果将照片放到紫外线灯和普通白炽灯下去晒，它们的褪色速度并没有明显的区别。因此要长期保存照片最重要的是
1、让染料隔绝空气；
2、少见高温的强光。
    颜料墨比较耐久可能是因为它的颗粒较大，内部较不容易被氧化的缘故。有些矿物颜料本身就很稳定，如朱砂，但它不可能用来做打印的墨水。
　
颗粒度与打印纸的关系
    
    同一台打印机，即使使用替代墨，它的颗粒度变化也很小。我们在其它文章中已经介绍过软件对颗粒度的影响。那么纸张对颗粒度有没有影响？肯定有。
    一般来说，墨点扩散严重的纸颗粒度都比较大，这其中的原理不难想象。但在许多情况下正好相反。例如有人给我们拿来一种纸的样品，我们打印后发现它的颗粒度特别小。正想向他大量定制，但照片的锐度下降又引起我们的怀疑。用50倍的坐标显微镜仔细查看后发现，这种纸的墨点扩散极为严重，墨点的颜色都被摊薄了（如同胶片上的“扁平颗粒”），因此看上去反而显得颗粒细腻。在不透明或半透明涂层中，这种现象更常见，往往是墨点扩散越严重的纸颗粒显得越细。因此我们观察一种纸的颗粒度的同时还要同时观察它的锐度、色饱和度、最大密度以及暗部层次是否下降才是比较全面的观察和选择。这种观察应该推广到打印系统上去。因为有的打印机系统让你只能选择某几种纸。
　
打印软件有无可能改变打印机对纸张的适应性
    
    打印软件可以控制打印机的工作方式。例如可以控制打印机的打印遍数。即每次只打印规定墨量的一小部分。惠普新型打印机，如HP5000，HP5500都将最佳打印模式定为10遍，即每次只打印规定墨量的10%。这种打印方式可以将每次印上去的墨点距离加大，避免它们发生溶合。等它们吸收得差不多了的时候再打印它邻近的墨点。显然使用这种方式可以在吸墨性不太好的纸上印出色饱和度和锐度都比较高的照片。通常在喷嘴数比较多的热喷打印机上打印遍数都比较多，因为它会大大影响打印速度。有些打印机向第三方软件商开放打印遍数的编程接口，如HP3000的WARWARE，EPSON 9000。HP的WARWARE接口不仅允许你自定义打印遍数，还可以自定义每次打印墨点的分布，这样可以很好地控制每次打印墨点的距离，使纸张可以规定时间内最从容地吸收墨水。
    但我们发现，软件对打印机对纸张适应性的改进是比较有限的，当你已经将打印速度降得比较低的时候，暗部还有大量吸收不均匀的墨珠，再用软件改变墨点分布也没什么用。甚至这时再降低50%的速度也没有决定性的意义。因此基本不要相信用某某软件可以提高纸张适应性的宣传。
　
覆膜的作用
    
    许多人很不愿意接受照片必需覆膜的工艺。总是强调传统照片如何。但不覆膜的传统照片能摸吗？能耐久吗？据我们观察，不覆膜的传统照片保存期只有覆膜打印片的一半。
    覆膜的第一大作用是防水，这是传统照片不一定需要的。第二大作用是防褪色，这是传统和打印照片都需要的。覆膜还有一个重要的作用可能不少人都没发现，因为他们尽捡便宜膜用了。
    给照片覆一层折射率低的光膜可大大减少照片的反光，增加通透性。它与镜头的镀膜有异曲同工之妙。不信你试试看。
    不过覆膜实再是太麻烦了，不小心就会弄进灰尘，如果谁能发明一种简单高质量的覆膜工艺，其功莫大焉。

确实干货满满，即使现在也很有参考价值。