第四節(jié)實(shí)地密度
一、實(shí)地部位的物理性質(zhì)二、最佳實(shí)地密度與相對(duì)反差三、油墨量的控制及控制模型四、墨層厚度和反射密度的關(guān)系
均勻且無(wú)空白地印刷出來(lái)的表面顏色密度稱為實(shí)地密度，墨層厚度和實(shí)地密度之間存在著密切的關(guān)系。墨層的吸收特性取決于色相、墨層厚度、油墨中顏料的特性和濃度。因?yàn)橛∷⑺玫娜湍纳嗍菢?biāo)準(zhǔn)化的，顏料的濃度已由它的結(jié)構(gòu)特性所確定，所以只有墨層的厚度是受操作者影響的變量。圖4－20表示墨層厚度和實(shí)地密度的關(guān)系，基本上可以說(shuō)：
低油墨量→薄的墨層厚度→顏色淡→吸收光量少→反射率高→低密度值；
高油墨量→厚的墨層厚度→顏色深→吸收光量多→反射率低→高密度值。
但從某一個(gè)墨層厚度開始，即使繼續(xù)增加墨層厚度，油墨密度也不再提高，而總是反射一定量的光，故一個(gè)無(wú)窮大的密度值是不存在的。
圖4－20是表示膠印中四色油墨的墨層厚度和對(duì)應(yīng)的實(shí)地密度的關(guān)系。圖中兩根垂直虛線之間的墨層厚度，即0．7～1．1μm是膠印常用的墨層厚度，該圖還表明密度曲線不是直線，當(dāng)墨層厚度很高時(shí)，密度開始變平，但對(duì)膠印來(lái)說(shuō)不再是適宜的。
圖4－20
采用密度測(cè)量方法可以使印刷與打樣之間的質(zhì)量匹配建立在客觀的基礎(chǔ)之上，尤其是在印刷過(guò)程中采用定時(shí)測(cè)量手段可以保持色差在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，這比單純用視覺(jué)控制方法要好得多。在過(guò)程控制中，測(cè)量方法的精度通常比絕對(duì)色度值的準(zhǔn)確性更有意義，因?yàn)樯a(chǎn)中關(guān)心的是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)印張所產(chǎn)生的色差。表4－4列出的數(shù)據(jù)表明根據(jù)不同測(cè)量方法計(jì)算出測(cè)量精度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，表中NBS（NationalBureau of Standards）單位是色差的一個(gè)度量，在理想比較條件下，眼睛恰可覺(jué)察色差約為0．3。
表4－4方法標(biāo)準(zhǔn)偏差（NBS）匹配效果
密度單位色差單位
密度計(jì)和控制條0.010.3良好
眼睛和控制條0.030.9尚好
眼睛和標(biāo)準(zhǔn)印張0.103.0較差
眼睛加記憶0.237.0差
引起反射密度發(fā)生變化的原因之一是墨層厚度的變化，為了建立墨層厚度變化與實(shí)地密度Ds變化之間的關(guān)系式需要建立墨層厚度與Ds之間的標(biāo)定曲線，這對(duì)紙和油墨的每種組合都是需要的，但精確地產(chǎn)生這樣的曲線是十分困難的，在墨層較薄的情況下更為困難。但我們可以用合成的方法合成一條曲線，近似地表達(dá)當(dāng)Ds變化一個(gè)給定值時(shí)，透明墨層應(yīng)當(dāng)改變的百分?jǐn)?shù)。產(chǎn)生這種曲線的方法如下：準(zhǔn)備一組密度依次漸增的中性濾色片或中性透射膠片，測(cè)量其透射密度Dt，然后把它們粘貼在一張印刷用的紙上，粘貼務(wù)必在最佳接觸狀態(tài)下，然后用一臺(tái)加偏振濾色片的密度計(jì)測(cè)量每個(gè)粘貼塊的反射密度Ds，注意要在讀數(shù)中修正因粘貼劑帶來(lái)的影響，然后把每個(gè)Dt值及其對(duì)應(yīng)的Ds值標(biāo)繪在直角坐標(biāo)圖上（見圖4－21）。45°虛線表示一種理想的情況，即入射的光首先通過(guò)薄膜到達(dá)紙面，然后又通過(guò)薄膜反射回來(lái)。實(shí)線則表示實(shí)際的讀數(shù)，它離開了45°線，這是由于有一些光被紙張吸收了，還有一些光擴(kuò)散到膠片內(nèi)部。要是用一個(gè)非偏振化的密度計(jì)，情況則如另一實(shí)線所示。這是由于薄膜上表面反射的一部分光（大約0.5％）進(jìn)入密度計(jì)使密度值降低，Ds的極限值只能達(dá)到2.3左右。當(dāng)表面的光澤度減小時(shí)，Ds的極限值減小；對(duì)于一個(gè)理想擴(kuò)散表面來(lái)說(shuō)，極限密度約為1.5，對(duì)于非偏振密度計(jì)來(lái)說(shuō)，曲線肩部的密度都比較高，跟我們現(xiàn)在研究的問(wèn)題無(wú)關(guān)，我們現(xiàn)在要研究的問(wèn)題是尋找墨層厚度和Ds之間的一般關(guān)系。
圖4-21
如果各個(gè)薄膜塊的厚度是相同的，那么根據(jù)比爾（Beer）定律，Dt與薄膜中的顏料濃度成正比關(guān)系。然而，我們同樣可以假定顏料濃度是常量而薄膜厚度是變量，在這個(gè)假定之下，根據(jù)布克（Bouquer）定律，Dt是與薄膜厚度成正比的，事實(shí)上，這種關(guān)系只在曲線的直線部分才能保持。但由于我們感興趣的是從0.6到1.70這個(gè)區(qū)間之間的密度，所以這個(gè)曲線能夠滿足目前的需要。
這個(gè)曲線的主要用途在于建立這樣的關(guān)系：當(dāng)給定Ds一個(gè)增量ΔDs時(shí)，墨層厚度改變的百分比。例如在表4－4中，第三種方法的精度是0.10密度單位，如果標(biāo)準(zhǔn)Ds是1.30，那么這相當(dāng)于墨層厚度變化多少呢？為了確定這個(gè)量值，我們可以在圖中的粗實(shí)線上找出與Ds＝1．30和Ds＝1．40對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)，它們分別與Dt＝0．48和Dt＝0．53對(duì)應(yīng)，因?yàn)?．30是標(biāo)準(zhǔn)值，所以把它對(duì)應(yīng)的0．48整規(guī)化為1，然后乘以100，化為百分?jǐn)?shù)，再以同樣的方法將0．53整規(guī)化并換算成百分?jǐn)?shù)（0．53除以0．48，再乘以100）可得數(shù)值110％，這就是說(shuō)，當(dāng)Ds＝1．40時(shí)，墨層厚度增大10％。
若不從曲線得到Dt，我們還可根據(jù)奧特（Ohat）的建議，在曲線的直線部分（Ds＞0．50）根據(jù)下面的公式導(dǎo)出Dt：
Dt＝0．45DR－0．1
可以用合成曲線評(píng)價(jià)莫勒（Maurer）的建議，莫勒認(rèn)為在彩色膠印中可以用較薄的墨層印刷，這樣可以節(jié)約油墨和提高印刷質(zhì)量。莫勒用實(shí)際樣本證實(shí)，淡而柔和的色彩可以用較薄的墨層和較大的網(wǎng)點(diǎn)面積印刷，彩用這種方法決不會(huì)丟失中調(diào)和暗調(diào)的質(zhì)量。莫勒在一個(gè)例子中把黃墨的實(shí)地密度從1．20減少到0．75，把品紅實(shí)地密度從1．30減少到1．00，根據(jù)曲線，這將把黃墨層減少到54％，把品紅墨層減少到72％。為了在較低的墨層厚度情況下滿足灰平衡的需要，需要把網(wǎng)點(diǎn)面積增加40％～50％（取決于調(diào)值大小），這將最大限度地節(jié)約油墨。較薄的墨層對(duì)油墨干燥、防止背面粘臟和實(shí)施底色去除工藝都有好處。例如：如果減小黃和品紅墨層的厚度（通常不減小青和油墨層的厚度），那么印張上的總墨層厚度會(huì)降低20％，如表4－5所示。
表4－5 墨層厚度降低百分?jǐn)?shù)油墨通常情況薄墨層的情況
黑100100
青100100
黃10054
品紅10072
合計(jì)400％326％
降低總墨層厚度可降低卷筒紙印刷機(jī)的干燥溫度，降低單張紙印刷機(jī)的噴粉量。五、膠印墨層厚度的測(cè)量
本節(jié)講述一種測(cè)量紙上墨層厚度的方法。首先用一塊印版印刷1000～5000張樣本，印版上的圖像面積是難確的已知數(shù)，由此可以計(jì)算出被印刷油墨的總面積，然后測(cè)量印刷中消耗油墨的重量，這樣就可以計(jì)算出墨層厚度，用每平方米印刷的油墨克重?cái)?shù)表示，詳細(xì)步驟如下：
①進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)印刷直到達(dá)到既定的實(shí)地密度，并保證紙定方向密度均勻，誤差在±0．05之內(nèi)，這相當(dāng)于墨層厚度大約有±6％的變化（在銅版紙上印刷的情況）。
②停止印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，把計(jì)數(shù)器調(diào)到0，除掉墨斗中的余墨，注意別打開墨斗。
③稱量一定重量的油墨加進(jìn)墨斗，稱出的油墨應(yīng)比需要量多10～20％。
④啟動(dòng)印刷機(jī)，以正常的間隔抽樣并將樣本編號(hào)。抽樣數(shù)至少10張，最好20張。
⑤印足數(shù)后停下印刷機(jī)，記錄計(jì)數(shù)器上顯示的印數(shù)。
⑥除去并稱量墨斗中的余墨，算出油墨消耗量。
⑦根據(jù)測(cè)量和記錄的每個(gè)樣本的平均實(shí)地密度檢查印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，然后分析這些讀數(shù)并計(jì)算它們的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，如果標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于0．02～0．03密度單位，則印刷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是處在穩(wěn)態(tài)，從印刷過(guò)程中獲得的樣本數(shù)據(jù)是可靠的。
⑧用下列公式計(jì)算該次印刷的平均墨層厚度：
墨層厚度（g/m2）＝油墨消耗量（g）/每印的圖像面積（m2）×印數(shù)
上述方法雖然簡(jiǎn)單明了，但必須預(yù)防許多潛在的誤差因素才能得到精確的結(jié)果，經(jīng)驗(yàn)指出，主要的誤差來(lái)源有四個(gè)方面，即必須滿足四方面的要求：
①已知圖像面積是精確的。雖然這一要求的必要性是顯而易見的，但若不注意選擇印版，實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求是困難的，甚至是不可能的。這是因?yàn)橛“鎴D像的面積難以精確測(cè)量，即使用印版掃描器測(cè)量也是如此，因?yàn)樵S多印版掃描器掃描文字和小網(wǎng)點(diǎn)如10％或更小的網(wǎng)點(diǎn)是不可靠的。因此建議測(cè)試印版的圖像面應(yīng)當(dāng)主要由實(shí)地和簡(jiǎn)單的幾何圖形組成，即應(yīng)當(dāng)有用手工測(cè)量和計(jì)算容易確定的面積，當(dāng)然也應(yīng)當(dāng)有一些網(wǎng)點(diǎn)塊或測(cè)試塊，以便使印刷工人能夠確保輸水量合適和網(wǎng)點(diǎn)增大正常。
②足夠的印刷長(zhǎng)度。印刷長(zhǎng)度必須足夠，以便使消耗的油墨量大得足以進(jìn)行精確的測(cè)量。還必須考慮一些引起測(cè)量誤差的因素。
引起偏差的第一個(gè)可能的來(lái)源是貯存在輸墨輥?zhàn)酉到y(tǒng)中的墨量，因?yàn)檫@個(gè)量的任何變化都會(huì)使測(cè)得的油墨消耗量發(fā)生改變，而貯存在輥?zhàn)酉到y(tǒng)中的油墨量與油墨的消耗量有很大關(guān)系。所以消耗的油墨量最好是多于輥系貯存量的10倍，在任何情況下貯存在輥系中的油墨量決定了最小的印刷長(zhǎng)度。需要的壓印數(shù)取決于印版的油墨覆蓋率，印版油墨覆蓋面積相對(duì)較大時(shí)（33％），可采用1000印數(shù)，印版油墨覆蓋率相對(duì)較小時(shí)（8％），可采用5000印數(shù)。為了減少印數(shù)，最好采用圖像覆蓋面大的印版，因?yàn)檫@可以減少印刷機(jī)的響應(yīng)時(shí)間。
③墨斗內(nèi)的裝墨量。要考慮的第三個(gè)問(wèn)題是在印刷前裝入墨斗的墨量，它不應(yīng)當(dāng)太多地超過(guò)要消耗的墨量。這有兩個(gè)原因：第一，這將提高稱重的精度；第二，印刷完畢時(shí)，若墨斗中剩余墨量較少，會(huì)減少因可能的乳化效應(yīng)造成的潛在誤差。為此我們事先確定油墨消耗量。有兩種方法：作一次試運(yùn)轉(zhuǎn)或假定一個(gè)墨層厚度進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)用第二種方法時(shí)，被測(cè)值可作為選擇假定值的指南使用（對(duì)于一組給定的條件而定）。
④考慮印刷密度。為了獲得可靠結(jié)果的第四個(gè)條件是：印刷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)必須是穩(wěn)定的，驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)是在印刷過(guò)程中能得到相對(duì)穩(wěn)定的印刷密度，與此有關(guān)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是印刷機(jī)的設(shè)計(jì)和狀態(tài)。印刷機(jī)應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)合適，最好具有新型的潤(rùn)濕系統(tǒng)，以保證迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
為了分析影響印刷墨層厚度的因素進(jìn)行過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是在海德堡GTO印刷機(jī)上進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)只改變潤(rùn)濕液的組成，重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次，實(shí)驗(yàn)得知實(shí)地密度的平均值為1．44，標(biāo)準(zhǔn)偏差為±0．03，墨層厚度的平均值為0．97g／m2，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0．02g／m2，有意思的是不管用放大鏡觀察還是用分光光度計(jì)測(cè)量反射率，紙上的油墨覆蓋都未發(fā)現(xiàn)差異，僅僅在網(wǎng)點(diǎn)增大方面看到一些變化。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了印刷機(jī)油墨調(diào)節(jié)的一致性和這種方法的可重復(fù)性。
另外三組實(shí)驗(yàn)是在彩報(bào)機(jī)上用黑油墨進(jìn)行的。這組數(shù)據(jù)顯示增加輸水率會(huì)影響印刷密度，前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是采用連續(xù)供水系統(tǒng)，后者是采用噴霧輸水裝置。從圖4－22可以看到，即使不改變供墨量，印刷的墨層厚度和實(shí)地密度也將明顯減小。
在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，輸水和輸墨協(xié)同調(diào)節(jié)使實(shí)地密度達(dá)到0.95，然后把輸水參數(shù)調(diào)大（1.9），接著重調(diào)輸墨使實(shí)地密度恢復(fù)到0.95，由圖4－22可以看到，為了達(dá)到相同的實(shí)地度，后者多消耗油墨10％。
圖4－22
圖4－23
在前述三組實(shí)驗(yàn)中，用四種不同等級(jí)的紙張獲得了22個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，是用同一個(gè)密度計(jì)進(jìn)行測(cè)量的，印刷油墨都是標(biāo)準(zhǔn)品紅。
實(shí)驗(yàn)在IGT印刷適性實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，對(duì)不同等級(jí)的紙張和油墨的組合找出在干燥狀態(tài)下密度和墨層厚度數(shù)據(jù)，每組由15～20個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)組成。人們發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)可以用最小二乘法擬合托勒納爾（Tollenaar）曲線。圖4-23表示一個(gè)數(shù)據(jù)組的擬合曲線，測(cè)量點(diǎn)和曲線間的均方根偏差僅0．01密度單位。下面的幾個(gè)圖是將在印刷適性試驗(yàn)機(jī)（干印刷）和印刷機(jī)上（濕印刷）得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。為避免過(guò)多的數(shù)據(jù)點(diǎn)造成混亂，于印數(shù)據(jù)以最優(yōu)擬合曲線的形式表達(dá)。
圖4－24
圖4－25
為了識(shí)別水河油墨覆蓋的影響，用相同油墨和紙進(jìn)行干印和濕印。圖4－24～圖4－27四個(gè)圖呈現(xiàn)兩個(gè)突出的特點(diǎn)，第一，圖4－25和圖4－27這兩個(gè)圖很好地表明了干濕印刷曲線的一致性，在報(bào)紙印刷的情況下，這種一致性給人以特別突出的印象，因?yàn)楦捎?shù)據(jù)是來(lái)源于兩個(gè)不同印刷機(jī)的印品。第二個(gè)特點(diǎn)是：圖4－24和圖4－26恰恰顯示出相反的論據(jù)，干和濕曲線出現(xiàn)偏移，這個(gè)偏移是由于系統(tǒng)誤差造成的，這是正常的。由此可以得出結(jié)論：標(biāo)準(zhǔn)供水根本不會(huì)明顯影響一個(gè)給定墨層厚度的密度；另一個(gè)結(jié)論是：在既定的印刷機(jī)調(diào)節(jié)狀態(tài)下，傳遞到紙上的墨量跟紙的等級(jí)或性質(zhì)無(wú)關(guān)。
圖4－26
圖4－27
綜上所述，可以歸納如下幾點(diǎn)：
①印刷墨層的厚度對(duì)于在單張紙膠印機(jī)上印刷的涂料紙來(lái)說(shuō)大約是1．0g／m2，在報(bào)紙上印刷的墨層和用在卷筒紙膠印機(jī)上印刷的涂料紙來(lái)說(shuō)稍許大一點(diǎn)，用電子顯微鏡測(cè)量也能得到相同的結(jié)果。
②超過(guò)上列墨層厚度范圍時(shí)，實(shí)地密度與墨層厚度關(guān)系曲線可以用下邊的托勒納爾公式擬合，擬合誤差很小。
D＝D∞（1－e-mt）
式中：D——實(shí)地密度
t——墨層厚度
D∞，m——常數(shù)
③在正常印刷條件下，即在用水量恰到好處的情況下，平印使用的水對(duì)實(shí)地密度與墨層厚度關(guān)系曲線根本沒(méi)有明顯影響。
④在既定的印刷機(jī)調(diào)節(jié)狀態(tài)下，印刷墨層厚度跟紙張性質(zhì)無(wú)關(guān)。
⑤紙張對(duì)實(shí)地密度與墨層厚度關(guān)系曲線有明顯的影響。
⑥過(guò)量輸水對(duì)印刷的影響很大，它將使實(shí)地密度急劇減少，如要恢復(fù)到原來(lái)的密度，就得增加墨層厚度。
上述公式實(shí)際是公式（4－8）的一種特例，當(dāng)在報(bào)紙上印刷黑墨、供墨量大于1g／m2或反射率比（R／R0）小于0．35時(shí)，這個(gè)公式是適宜的。
不管哪一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，紙張的粗糙度和印刷壓力都是影響公式中系數(shù)值的最主要的參數(shù)。有些情況下影響不大，如在一定條件下印刷壓光紙和墨量小于1g／m2的情況。六、單、雙色印刷機(jī)墨層厚度的確定
印刷墨量的多少直接影響印刷反差和網(wǎng)點(diǎn)增大，決定正確墨層厚度的重要一步就是在滿足彩色飽和度的前提下決定恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)點(diǎn)增大量。三原色油墨的墨層厚度影響色彩平衡，決定什么是最佳墨層厚度是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。
品紅油墨通常有相當(dāng)大的網(wǎng)點(diǎn)增大，正是品紅油墨密度決定了全部三個(gè)油墨的輸墨量。印刷實(shí)踐中，應(yīng)先調(diào)節(jié)品紅油墨，使它以大約80％的密度水平印刷（用普通寬帶密度計(jì)測(cè)量時(shí)），青墨通常調(diào)節(jié)到類似品紅密度，所有三原色油墨密度都是通過(guò)補(bǔ)色濾色片測(cè)得的。
在單色印刷機(jī)上印刷的情況與四色有所不同，可先印青墨，然后印黃墨，通過(guò)調(diào)節(jié)黃墨得到理想的綠。品紅在第三色印刷，用視覺(jué)檢查色彩平衡并調(diào)節(jié)品紅油墨的實(shí)地密度去控制紅色和肉色色調(diào)，青—→黃—→品紅印刷色序能以最大的概率給出最好的色彩控制。
雙色印刷機(jī)通常在第一次走紙中印刷黃墨和黑墨，第二次走紙印刷青墨和品紅墨，這種色序能夠得到最好的控制，可以觀察圖像的視覺(jué)效應(yīng)并加以調(diào)節(jié)，就能滿足質(zhì)量要求。
在多色印刷中，品紅油墨的墨層厚度對(duì)色相的影響比其它兩色油墨的影響大，實(shí)地油墨對(duì)暗調(diào)的影響比亮凋大得多，這說(shuō)明分色片上具有正確亮調(diào)網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率的重要性。在印刷機(jī)上不能對(duì)分色片上不正確的亮調(diào)網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率進(jìn)行補(bǔ)償。
實(shí)現(xiàn)色彩平衡時(shí)的正確墨量，可以通過(guò)檢查印刷的三色網(wǎng)點(diǎn)的灰平衡塊進(jìn)行鑒別。為了在實(shí)地油墨密度平衡時(shí)能夠得到中性灰，可以按以前所述的方法將一個(gè)灰梯尺分色加網(wǎng)，印刷時(shí)，用它進(jìn)行灰平衡控制和判斷輸墨的穩(wěn)定性。還可以在這三色構(gòu)成的灰梯尺旁邊印一個(gè)黑墨印刷的灰梯尺，在5000K照明下直接用視覺(jué)進(jìn)行比較。但判斷灰色時(shí)，不能相信眼睛，這是容易出錯(cuò)的。
對(duì)于印刷機(jī)和每種紙張來(lái)說(shuō)，只要墨層厚度和三色平衡得到優(yōu)化，就可以把這時(shí)的油墨密度作為基準(zhǔn)值使用。但為了使印刷與打樣匹配或?yàn)榱藢?duì)不那么理想的分色片進(jìn)行補(bǔ)償，也許得對(duì)這些理想的密度值加以調(diào)整。
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