淺談密度計(jì)在印刷質(zhì)量控制中的應(yīng)用

淺談密度計(jì)在印刷質(zhì)量控制中的應(yīng)用

在彩色印刷中，人們通常只使用黃色、品紅、綠和黑灰色打印不同的混合顏色。在批復(fù)印式中，確保打印的成品與所需顏色一致。到目前為止，相當(dāng)一部分印刷廠是靠印刷工人用眼睛對(duì)打樣樣張和印刷品進(jìn)行視覺比較來完成印刷質(zhì)量評(píng)價(jià)的，由于每個(gè)人在視覺評(píng)價(jià)上存在著差異，這樣就不利于印刷質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)化管理。印刷廠與客戶也經(jīng)常因質(zhì)量上的岐見產(chǎn)生糾紛。為了客觀地進(jìn)行彩色圖像復(fù)制的質(zhì)量管理、控制和檢測(cè)，近年來，色彩復(fù)印工作中越來越多地使用測(cè)量?jī)x器———密度計(jì)。密度計(jì)分為透射和反射兩種。在印刷工業(yè)中，透射密度計(jì)主要用來測(cè)定分色后的陰、陽底片的密度和網(wǎng)點(diǎn)的百分比等，反射密度計(jì)則用來測(cè)量和評(píng)價(jià)印刷品。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，密度計(jì)也在不斷地更新?lián)Q代，最初的目視對(duì)比式密度儀只能測(cè)量密度，而新型密度計(jì)則擴(kuò)充了許多功能，如美國(guó)愛色麗公司生產(chǎn)的X-Rite500系列分光反射密度計(jì)，不僅可以測(cè)量密度，還可測(cè)量不同顏色空間的色度值、色差值、網(wǎng)點(diǎn)面積，計(jì)算反差、疊印、色調(diào)誤差和灰度，還可和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理等等。光電密度計(jì)的工作原理是通過光源、濾光器形成光路，從而將所測(cè)試樣張的光量透射或反射到接受器上，接受器將透射或反射過來的光線按強(qiáng)度的不同轉(zhuǎn)換成相應(yīng)強(qiáng)度的光電流，在模數(shù)轉(zhuǎn)換之后，再通過數(shù)碼顯示器顯示出來，從而得到透明膠片或反射圖片的密度值。測(cè)量黑白密度時(shí)，濾光器的調(diào)整應(yīng)滿足盧瑟夫條件，使接受器的分光感度特性和人的視覺感度曲線一致；測(cè)定彩色密度時(shí)，儀器會(huì)根據(jù)所測(cè)定的顏色，分別選用紅、綠、藍(lán)三種濾光器而得到不同顏色的密度。另外，所測(cè)定的產(chǎn)品油墨膜層有一個(gè)逐漸干燥的過程，測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生隨時(shí)間變化的誤差。因此，也有帶偏振濾光器的反射密度計(jì)，以消除這種誤差。還有更先進(jìn)的密度計(jì)具有一套符合分光光度計(jì)檢定的四色油墨光譜特性的濾光器，使其在測(cè)量黃墨時(shí)的靈敏度與其測(cè)量其它三色時(shí)相同。密度計(jì)的使用特性主要是由光源的光譜能量分布、濾光器的分光透射率、試樣的分光特性、光接受器的分光感度、測(cè)量條件和測(cè)量面積等因素決定。為了使密度計(jì)的使用準(zhǔn)確有效，本文就有關(guān)密度計(jì)在技術(shù)測(cè)量中應(yīng)注意的幾個(gè)問題作一淺顯說明。1顯色指數(shù)測(cè)量在彩色圖像復(fù)制的工藝流程中，從分色、打樣到印刷，各工序中的顏色測(cè)量與視覺評(píng)價(jià)，都是在一定照明條件下進(jìn)行的。由于物體表面的顏色與照明光源的輻射光譜分布有關(guān)，所以在技術(shù)測(cè)量中，各表色系統(tǒng)參數(shù)值的計(jì)算必須考慮光源的種類。同一個(gè)顏色樣品在不同的光源下可能使人眼產(chǎn)生不同的顏色感覺。日光是最理想的光源，因此，可以用日光作標(biāo)準(zhǔn)（參照光源）。例如，在日光下觀察一幅畫，然后拿到高壓汞燈下去觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)顏色發(fā)生了變化，粉紅色變成了紫色，藍(lán)色變成了藍(lán)紫色。如果再在黃色光的低壓鈉燈下來觀察，則藍(lán)色又變成了黑色。將白熾燈、熒光燈、鈉燈等人工光源（測(cè)量光源）與日光比較，顯示同色能力的強(qiáng)弱叫做該人工光源的顯色性。實(shí)驗(yàn)證明，光源顯色性的優(yōu)劣，將直接影響到人們辨別顏色的結(jié)果。為了檢驗(yàn)物體在待測(cè)光源下所呈現(xiàn)的顏色與在參照光源下所呈現(xiàn)的顏色相符的程度，采用“平均顯色指數(shù)”作為定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。顯色性指數(shù)最高為100，照相分色、電子分色和各種顏色測(cè)量?jī)x器中應(yīng)用的光源要求其顯色指數(shù)通常不應(yīng)低于90(Ra≥90）；彩色攝影、彩色電影、電視、染料等工業(yè)部門也要求使用顯色指數(shù)較高的光源（Ra≥85）。表1為印刷復(fù)制工作中常用的照明光源的顯色指數(shù)。從表1可以看出，光源的色溫和平均顯色指數(shù)都是表示光源顏色特征的參數(shù)，從它們之間的關(guān)系可以看出，相關(guān)色溫的高低，并不意味著顯色指數(shù)的高低，如白熾燈的色溫低，但其顯色指數(shù)卻很高，相反，熒光燈的色溫高達(dá)6600K，但它的顯色指數(shù)僅在70～80之間。在技術(shù)測(cè)量中，各表色系統(tǒng)參數(shù)值的計(jì)算取決于光源的種類。為了統(tǒng)一顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）規(guī)定了國(guó)際上通用的A、B、C、D四種標(biāo)準(zhǔn)光源。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了顏色評(píng)價(jià)的照明和觀察條件。CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A是鎢絲燈光，其色溫為2855.6K。CIE標(biāo)準(zhǔn)光源B是鎢絲燈光經(jīng)一組特定的液體濾光器過濾后得到的色光，其近似于相關(guān)色溫為4874K的中午平均直射的陽光，但CIE已發(fā)出停止使用B光源的勸告。CIE標(biāo)準(zhǔn)光源C是在標(biāo)準(zhǔn)光源A上加一組特定的液體濾光器過濾后得到的光，接近于相關(guān)色溫為6744K的北方天空的日光。CIE標(biāo)準(zhǔn)光源D50，其色溫是5003K，表示典型的晝光。CIE標(biāo)準(zhǔn)光源D65，其相關(guān)色溫為6504K，表示典型的晝光（平均日光）。D50、D65標(biāo)準(zhǔn)光源目前還無法由實(shí)物制造出來，因此只能稱為施照體，而實(shí)際使用的人工光源則是D50、D65的模擬體。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定觀察透射樣品所用的人工光源應(yīng)為D50的模擬體，觀察反射樣品的人工光源應(yīng)為D65的模擬體，光源的一般性顯色指數(shù)Ra應(yīng)不小于90。新型的密度計(jì)功能強(qiáng)大，儀器所配光源種類很多，以適應(yīng)不同測(cè)量要求。例如愛色麗X-Rite500系列分光反射密度計(jì)就配有A、C、D50、D65、D75、F2、F9、F11、F12多種光源。從理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，測(cè)量時(shí)所用光源不同，測(cè)量結(jié)果就不同。表2（見下頁）是在不同光源條件下對(duì)中日合資杭華油墨化學(xué)有限公司的幾種油墨產(chǎn)品的測(cè)定結(jié)果。由表2可以看出，測(cè)量光源不同時(shí)，儀器就會(huì)產(chǎn)生不同的讀數(shù)，出現(xiàn)色差。其原因是兩種光源之間存在著同色異譜現(xiàn)象。2墨量的密度測(cè)量在彩色密度測(cè)量中，密度計(jì)顯示的測(cè)量值與光源、濾色片、接收器三者的光譜乘積有關(guān)。在測(cè)量光源選定之后，對(duì)濾色片的選擇同樣對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。在一般情況下，一部密度計(jì)使用紅、綠、藍(lán)濾色片進(jìn)行色密度的測(cè)量。這種用紅、綠、藍(lán)光束所測(cè)定出的密度只是一個(gè)具體密度計(jì)所特有的，對(duì)于同一色樣，它所提供的讀數(shù)不能直接和另一部密度計(jì)所測(cè)的讀數(shù)作比較。如果用這種密度計(jì)在印刷車間檢測(cè)、監(jiān)控墨量的均一性，只要所用的是同一種油墨，這種檢測(cè)就是有效的，這是因?yàn)橥慌_(tái)密度計(jì)的紅、綠、藍(lán)三種濾色片的光譜是相互獨(dú)立的，能反映出不同顏色之間的屬性差別。要確定黃、品紅、青印刷墨量的大小，幾乎用任何紅、綠、藍(lán)光測(cè)得的密度值都能進(jìn)行比較，從而可以確定墨量的大小變化。但為了進(jìn)行國(guó)際、廠際間的交流和標(biāo)準(zhǔn)化，必須對(duì)這類密度計(jì)作適當(dāng)限制，并盡可能統(tǒng)一起來，因此，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11501—89對(duì)三濾色片密度做了相應(yīng)的規(guī)定，分別稱為“ISO標(biāo)準(zhǔn)視覺密度”、“ISO標(biāo)準(zhǔn)A狀態(tài)密度”、“ISO標(biāo)準(zhǔn)M狀態(tài)密度”和“ISO標(biāo)準(zhǔn)T狀態(tài)密度”等。ISO標(biāo)準(zhǔn)視覺密度也稱為亮度密度。因?yàn)槿搜蹖?duì)等能量的不同波長(zhǎng)的光具有不同程度的心理明暗感覺，這就是人眼的光譜光視效率V(λ)。視覺密度常用于直接觀察或通過投影觀察圖像黑度。這種測(cè)量除用于黑白圖像外，也適用其它類型的圖像，即使兩個(gè)圖像的顏色并不相同，也常要用視覺密度對(duì)它們的亮度作比較。在測(cè)量中，接收器的光譜靈敏度被調(diào)整到與人眼在白天的視感度相一致，因此，按標(biāo)準(zhǔn)視覺密度所測(cè)出的黑白圖像或彩色圖像的密度與人的視感度是一致的。ISO標(biāo)準(zhǔn)A狀態(tài)響應(yīng)方式多用于印刷作業(yè)中對(duì)于灰平衡的判斷、顏色校正以及彩色正片、彩色幻燈片的透射光檢測(cè)等。ISO標(biāo)準(zhǔn)M狀態(tài)響應(yīng)方式大多用于對(duì)攝影和印刷復(fù)制用的彩色照相材料的測(cè)量，因而常用這種密度響應(yīng)方式來評(píng)價(jià)曬版用的各種膠片。ISO標(biāo)準(zhǔn)T狀態(tài)響應(yīng)方式中，接收器的光譜靈敏度S(λ)不受CIE光譜三刺激值的限制，不包含人眼顏色視覺生理因素和心理因素的轉(zhuǎn)換值。由于標(biāo)準(zhǔn)T狀態(tài)中光譜乘積是已知量，而未知量只有物體表面顏色的反射率R(λ)，因此，具有相同反射率的色樣，用不同型號(hào)密度計(jì)所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)T狀態(tài)密度應(yīng)是相等的。表3分別為A、T響應(yīng)狀態(tài)方式下所測(cè)得的油墨密度值。由表3可以看出，用A狀態(tài)測(cè)出的密度值比T狀態(tài)測(cè)出的值高，尤其是對(duì)黃墨所測(cè)得的密度值而言要高出60%以上，故墨層厚度的細(xì)微變化也得被放大60%以上，因而有利于人們及時(shí)發(fā)覺并糾正這種變化，所以在測(cè)量油墨厚度、油墨疊印和網(wǎng)點(diǎn)面積時(shí)可選用A狀態(tài)響應(yīng)方式。3同一種專四色度學(xué)系統(tǒng)在日常生活中，人眼觀察物體細(xì)節(jié)時(shí)的感受，與觀察時(shí)視場(chǎng)的大小有關(guān)。同樣，人眼對(duì)色彩的判斷，也受視場(chǎng)大小的影響。實(shí)驗(yàn)表明：人眼用小視場(chǎng)（小于4°）觀察顏色時(shí)，辨別差異的能力較低，當(dāng)觀察視場(chǎng)從2°增大到10°時(shí)，顏色匹配的精度和辨別色差的能力都有提高，但當(dāng)視場(chǎng)再進(jìn)一步增大時(shí)，則顏色匹配的精度提高就不大了。由于人們?cè)谟^察面積大小不同的顏色時(shí)感覺有差異，也就是說即使光照和顏色都一樣也能看到不同的顏色。為便于精確測(cè)量面積大小不同的樣品，密度計(jì)配備了兩個(gè)觀察視場(chǎng)，在測(cè)量高清晰度、高分辨率和小面積的色彩樣品時(shí)，可選擇2°標(biāo)準(zhǔn)視場(chǎng),大面積樣品的測(cè)量則選用10°標(biāo)準(zhǔn)視場(chǎng)。1931CIE-XYZ系統(tǒng)，是在2°視場(chǎng)下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，因此只適用于小于4°的視場(chǎng)范圍。由于這一原因，1964年CIE又補(bǔ)充了一種10°視場(chǎng)的表色系統(tǒng)，稱為“CIE1964補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng)”。這兩種系統(tǒng)中的三刺激值和色度座標(biāo)的概念基本一致，只是數(shù)值不同。區(qū)別在于相同波長(zhǎng)的光譜色，在各自光譜軌跡上的位置有相當(dāng)大的差異。在色度圖上唯一重合的點(diǎn)，就是等能白光E點(diǎn)。10°標(biāo)準(zhǔn)視場(chǎng)最早出現(xiàn)并優(yōu)先在造紙工業(yè)中使用。印刷工業(yè)中顏色數(shù)據(jù)的測(cè)定，根據(jù)國(guó)際規(guī)定使用2°視場(chǎng)。表4為在不同視場(chǎng)下所測(cè)定的色空間值。由于10°標(biāo)準(zhǔn)視場(chǎng)對(duì)400～500nm區(qū)域短波光譜有更高的敏感性，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7705-87、GB7706-87、GB7707-87分別對(duì)平版裝潢印刷品、凸版裝潢印刷品和凹版裝潢印刷品作出規(guī)定，測(cè)量同一批產(chǎn)品的顏色色差時(shí)，光源采用D65，測(cè)量視場(chǎng)采用10°。4高、低密度的校正密度計(jì)在使用前首先要在隨機(jī)配備的標(biāo)準(zhǔn)白板上校正調(diào)零。標(biāo)準(zhǔn)白板是一個(gè)較為理想的完全白色的硫酸鎂漫反射表面，把密度計(jì)調(diào)零意味著把密度計(jì)調(diào)整到正確的低密度值，這類似于在稱重時(shí)將天平調(diào)零以得到正確的測(cè)量數(shù)據(jù)。當(dāng)密度計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)的板上校準(zhǔn)時(shí)就將標(biāo)準(zhǔn)白板所具有的低密度值選定為零。密度計(jì)調(diào)零后，有時(shí)還需要調(diào)節(jié)密度計(jì)的斜率或高密度值，也稱全面校正。全面校正時(shí)密度計(jì)需要對(duì)黑筒或黑暗空間進(jìn)行測(cè)量使其高密度值與黑筒或黑暗空間密度相等。高、低密度的校正確定了密度計(jì)