印刷品质量检测与控制.ppt

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1、印刷品质量检测与控印刷品质量检测与控制制 粗面纸张、光泽面纸张和玻璃镜面的反射情况：（箭头的长度表示相应方向上被反射光的强弱）3、透射率:一定物体的透射光通量和入射光通量的比也是固定的，其比值称为透射率。设入射光通量为0，透射光通量为r，则透射用下式表达：r/0二、透射测定二、透射测定1几何条件几何条件:入射光束必须能从半空间体均匀地投射到被测试物体上，并且只测定垂直通过被测物体的光束。乌布利希球 采用乌布利希球作为透射测定的器件可以使测定满足上述的几何条件要求。乌布利希球是一个空心的球体，内腔涂以无光白色硫酸钡，球面上开两个轴心线在球心正交的小孔，两个小孔的总面积不超过球体内壁面积的2。规定

2、几何条件的原因：两个完全透明的物体Mt和Mc，也就是说，这两个物体的透射率是1.0。物体Mt是透明的，它不使定向光束产生漫射，而物体Ms则使定向光束完全在半空间范围内形成均匀的漫射。在两种情况下，0但MtMs。如果入射光为漫射光，也就是说，入射的是乌布利希球射出的光，那么透射光通量对于透明物体和散射物体都是均匀地分布在半空间内。即使测量仪只能测量一定立体角内的光通量，但测量值是相同的。透射测量的几何条件就是根据这个原理确定的。2透射密度与卡里尔效应透射密度与卡里尔效应 透射密度为透射率倒数的对数。设透射密度为D，透射率为，则透射密度表示为：Dlg1/下列公式用于透射率和密度之间的换算：lg1/

3、D 1/10D 10D 卡里尔效应由于两被测对象的漫射性能不同或测量的几何条件不 同所引起的透射密度示值出现差异的现象例如：（1）两个完全透明的物体（即密度D都是000），用平行光 照明时，具有漫射表面的物体比非漫射表面物体测得的透射率要小，即前者显示的密度值比后者要大一些。（2）两个物体都是透明度相同的非漫射体，一个用平行光照明，一个用漫射光照明，即使入射的光强相同，测得的透射密度值也不相同。卡里尔系数同一物体用平行光和漫射光照明时测得的密度值的商 数。卡里尔系数的用途：作为软片中银粒子粒度大小的度量。在对软片上的图像进行处理和转换时，应特别注意把卡里尔效 应减至最小。在对电子分色机作灰平衡

4、标定时，之所以强调采用非银盐灰梯 尺，就是为了避免因卡里尔效应带来偏差。三、反射测定三、反射测定1几何条件几何条件 反射测定（镜面反射除外）主要是在漫射表面进行，因此这种测定比透射测定要复杂一些。反射测量中常采用45/0和0/45两种几何条件。图中：Ms表示测光传感器。在反射测定中，测量结果与测量装置的几何条件和测试物体表面的光泽性质有密切关系：当测量镜面物体时，Sa=Max,Sb=0。当测量无光白色表面物体时，Sa=Sb当测量具有一定光泽的白纸时，SaSb。2反射密度测量原理反射密度测量原理 上面两个图的测量方式不能用来测量反射率。但这些测量方式可用来比较被测试物体的亮度L，亮度系数则表示物

5、体测量区域的亮度LM和某一基准区域亮度L0的比值。LM/L0 基准区域表面的特性应接近于理想的无光白色表面，即应符合规定的硫酸钡白色标准。反射密度Dr与透射密度Dt类似，它等于反射率倒数的对数，即：Dr=lg1/但由前述可知，规定的几何条件只能测定一部分光通量，而反射率需要根据全部反射光通量进行计算，所以这种几何条件不能用来测量反射率。幸好，在相同的光学条件下，反射率和亮度系数的数值近似相等，即：反射密度计就是根据这个原理来测定反射密度的，反射密度计的作用本质上是把测量区域的亮度和某种基准区域的亮度加以比较。第二节 印刷的彩色密度测量种类 在印刷技术中，在俯视观察的情况下，把色密度定义为反射率

6、倒数的十进制对数或反射率的十进制的负对数值，即 Dlog1/log 在实际应用中，要按照不同的目的，测量不同光谱范围内的密度，因此，色密度可分为光谱窄带色密度、宽带滤光色密度和视觉密度。一、光谱窄带色密度一、光谱窄带色密度 光谱窄带色密度是在波长为范围内用窄带滤光片测得的光谱色密度D（），D（）是光谱反射率倒数的十进制对数，或光谱反射率的十进制负对数值。D（）lg1/()lg（）光谱反射率（）是对波长为的单色光线来说的反射率，它等于被测样本的光谱辐射强度Le与理想的无光泽白色材料的光谱辐射强度（Lb）在一定条件下的比例。（）Le/(Le)W 窄带测量对密度的微小变化增加了敏感性，与用宽带滤色片

7、测量比较，它们更不像人的视觉响应。窄带密度测量主要用于测量网点增大、叠印、墨层厚度及油墨强度。二、宽带滤光色密度二、宽带滤光色密度 宽带滤光色密度是印刷工业中最常用的密度测量方式，它采用标准宽带彩色滤光片进行测量，每个滤光片测得的色密度由下式给出：DFlgLK（）S（）S（）r（）d/LKS （）S（）r（）d卢瑟条件:（）V（）/S（）（）滤光片的光谱透射率；S（）传感器的相对光谱灵敏度；V（）人眼的光谱灵敏度第三节 密度计 一、密度计应满足的技术条件一、密度计应满足的技术条件 密度计的测量结果眼下列特性有关：光源的辐射函数（相对辐射分布）S（）；传感器的相对光谱灵敏度S（）r；滤光片的光谱

8、透射率（）；测量的几何条件和测量块的大小；读数的精确性和显示的线性；被测样本的光谱反射参数；定标板的光谱反射参数。1光源 2透镜组 3偏振滤光片 4彩色滤光片 5被测样本 6透镜组 7偏振滤光片 8传感器 9电子线路 10显示器 为了使密度计能够 得到相对可比较的结果，应该使它满足以下条件：1.测量的几何条件测量的几何条件 45/0或0/45的几何条件:好处因为从印刷品第一表面反射的光，实际上不会从测量方向上射出，传感器接受不到这部分光，被测样本的第一表面反射越强，密度计的密度测量值越高。测量表面带纹理的印刷品时，应采用45/0几何条件和环状照明，也可以采用0/45几何条件而把反射环加在接受侧

9、（如上图）。测量孔径角尽可能在5，不得大于5。2照明样本的光源：照明样本的光源：投射光源的相对光谱分布应当符合标准光源A的要求，即2856100K。3传感器：传感器：可以利用对380720um范围内的光辐射具有足够灵敏度的光电传感元件作辐射接受器。密度计采用的光电传感元件主要有：光电池。光电倍增管、半导体二极管等。硅传感元件表现出相当大的灵敏性 4测量滤光片：测量滤光片：滤光片选用 为什么存在选用的问题？要对标准黄、品红、青油墨本身的特性和其印刷呈色进行评价，测量滤光片应是与黄、品红、青油墨相对应的补色滤光片，即红、绿、蓝紫滤光片。如何选用？滤光片的光谱通带应当与标准油墨黄、品红、青的主吸收带

10、的范围接近。测量滤光片的最大通频位置按波长规定如下：对于基本黄墨来说用蓝滤光片，430nm；对于基本品红墨来说用绿滤光片，530nm；对于基本青墨来说用红滤光片，=620nm；通带最大值的位置误差为5nm。滤光片的光谱特性 取决于通带范围 在色密度测量时，密度计光路上有效光谱灵敏度=传感器的相对光谱灵敏度S（）r测量滤光片的透射率（）的积与光源相对光谱分布函数S（）的积应该是符合标准的，其中光源的光谱辐射是标准的 光传感器的光谱灵敏度还达不到对各种密度测量都普遍有效 宽带滤光片多用于制版及印刷工艺中使用的密度计 窄带滤光片多用在调节测量用的密度计中 二、密度计常用滤光片的特性及应用二、密度计常

11、用滤光片的特性及应用 1、测量三原色油墨的滤光片（宽带）应该具有表所列的性质相对应的原色滤光片波峰位置（nm）通频带范围（nm）半值宽度全值宽度黄蓝4304080品红绿 53660100青红62450（利用红外吸收滤光片）100（利用红外吸收滤光片）影响测量结果的情况：滤光片的透射率最大值与正确值不符或透光范围太宽时色密度测量滤光片的通频带范围较宽 在印刷领域常用的都是宽带，不用窄带的原因：窄带滤光片对于密度的微小变化增加了敏感性，但也损失了更多的色彩信息，测得的色彩更不像眼睛看到的色彩，2、窄带滤光片所具有的特征参数 油墨种类滤光片通带峰值位置（nm）通频带范围（nm）半值max全值max黄

12、蓝4302030品红绿5362030青红6242030 优点：用不同的密度计测量同一样本时，可以得到比较一致的测量结果，对网点覆盖率和网点调叠印也能得出更准确的评价。“T”状态响应的特征光源、滤光片、传感器三者的光谱乘积对数值的分布必须符合标准规定 三、密度计的标定 1、调零 定标板理想的完全白色的漫反射板 调零方式的选择：在定标板上进行（评价油墨或用罗彻斯特理工学院的方法去优化阶调复制）在白纸上进行（评价油墨和纸张的共同作用，例如用纽介堡方程进民计算时）2、调节密度计的斜率或高密度值 改变密度计的零调节会使密度计的响应图形向上或向下平移，但不会改变其形状；密度计的高标度端被重调，那么图线将绕

13、着零点向上或向下旋转，直线的斜率将会发生变化，从而使密度计的响应发生变化。3、透射密度计标定时，光路上是空气，即在空气上调零。密度计厂家提供有标准透射标定参考，以保证用户进行高值和低值标定。第四节 密度测量误差分析 一、朗伯比尔定律与反射密度测定一、朗伯比尔定律与反射密度测定采用密度测量法的原因之一，在于用密度值能够方便地指示油墨量。在理想的情况下，随着墨层厚度的增加密度值成正比地增加，即墨层厚度增加一倍，密度值相应增加一倍，这就是朗伯比尔（LambertBeer）定律。在对银盐软片进行透射测量时，朗伯-比尔定律是适角的，但在对印刷品进行反射测量时，朗伯比尔定律是不精确的，只具有近似意义。下面

14、通过对朗伯比尔定律的一个简单变换说明这个问题。朗伯比尔定律可用下式表示（x）0e-ax（11）式中：光通量；0入射光通量；吸收系数，它是由油墨的特性决定的；x墨层厚度。对（11）式的两端取对数，得：-lg(x)/0=lgexx（12）Dx（12）式意味着密度与墨层厚度是应正比例关系的，这对于透射观察的图像，如印在塑料透明薄膜上的图像是适合的。2ax2D（13）式（13）所表达的是上图所示的情况，入射光经过纸面反射，两次穿过油墨层，等于墨层厚度为2x的光吸收量，这就是说，以同样的墨层厚度印在透明塑料薄膜和纸上，纸面得到的反差将是透明薄膜上图像反差的两倍。事实上，即使纸张把入射的光全部反射回去，（

15、13）式也只有近似意义。把一个墨层分解成为许多薄层（图113），设入射光通量为i，每个薄层的透射光通量为（xi1），吸收率为，则如下关系式成立；（x1）/0=;（x2）/(x1)=;（x3）/(x2)=;（x4）/(x3)=。对（x）微分得：d(x)/dx=-（x）（14）上式中，d(x)/dx表示墨层厚度从xi-1增加到xi时光通量的变化量，因为光通量随墨层厚度增加而减少，所以前加上负号。式（13）的解是已知的，即朗伯-比尔公式：（x）0 e-ax（1-5）为了证明此解是正确的，可做下列计算：式(1-4)的导数是：d(x)/dx=-0e-ax(1-6)二、对数运位误差二、对数运位误差根据玛瑞

16、戴维斯公式可以导出网点覆盖率的计算式如下：F110Dt/1-10-Ds 100为了计算网点覆盖率，首先需要根据测得的亮度信号换算出密度值，这在本质上是完全不必要的，可以根据光电二极管接受的光通量直接进行换算；因为Dtlg（tp）；Ds-lg（sp）；式中：p先由二极管从白纸表面接受的光通量；t光电二极管从网点面上接受的光通量；s光电二极管从实地面上接受的光通量。所以F110Dt/1-10-Ds 100p-t/p-s100 直接换算方法得到的结果更精确一些，因为对数计算会产生某种程度的误差。三、亮调测量误差三、亮调测量误差网点覆盖率通常是将密度值代入有关公式换算出来的。由于许多密度计的数值精度只

17、有小数点后两位数，因此网点覆盖率的计算精度是有限的。这样的计算误差在有些情况下是可以忽略的，在有些情况下是不可忽略的。先研究一下在亮调区测量的情况。假如：某一网点面的密度实为 Dt0.025，相应的实地密度实为Ds2.00，当用示值精度为小数点后边两位的密度计测量时，密度计的读数纯粹是随机的，可能的情况是 Dt10.02或Dt20.03，由此导出的网点覆盖率是：F18.88 或 F26.74网点覆盖率测量误差为：FF1F22.14在制版工艺中，特别强调要以1的网点覆盖率精度进行复制。密度计的精度在此是不够的，所以在标准化工艺中，人们不用密度计对亮调进行测量，而是设置信号条用视觉进行评价，从而判

18、断1的网点是否正确地得到转移。再看一下在暗调区进行密度测量的情况。用精确到小数点后两位的密度计测量暗调实际上不产生测量误差。假如在暗调区测得的网点密度和实地密度分别为：Dt1.505Ds2.00密度计的显示值现在可能纯粹是随机的，如：Dt11.50Dt21.51由此得出的网点覆盖率：F197.816或F297.88 FF2F1006显然，这个偏差是可以忽略的。四、小反差表面的测量误差四、小反差表面的测量误差被测表面的反差高低对网点覆盖率测量是有影响的。如果在一个表面反差较小的表面上用密度测量法求取网点覆盖率，其结果是不够精确的，例如用印版阅读装置测量印版的情况。因为印版表面的反差很小，所以为了

19、实现晒版标准化不是用密度计检测，而是用晒版控制条控制晒版质量。对于柔性版晒版来说，目前可用控制条控制晒版，但控制条上却没有适当的控制网点覆盖率的元素。因为晒版中网点覆盖率的改变有可能比印刷中的改变更厉害，所以必须小心地观察。现比较一下低反差面与高反差面对网点覆盖率测量的影响。如果在某低反差面上密度变化范围是：Ds0.600.005Dt0.200.005 计算可得：Fmin48.5Fmax50.5 误差范围 F2这是一不容忽略的偏差。下面就高反差面的情况（如印刷图像）作一对比，已知：Ds2.000.005Dt0.300.005则Fmin50.97 Fmax51.20 F0.23 误差是很小的。在

20、制版工序中，对高密度的软片进行透射测量时还可以采用简化近似公式计算网点覆盖率。在玛瑞-戴维斯公式中：F110Dt/110Ds100（17）令 10Ds0 则F（110Dt）100（18）通过下面的计算可比较（17）、（18）两式的精确性：在实地密度很高的情况下，简化式（18）是足够精确的，但在印刷中却只能得到较小的实地密度，必须用精确公式进行计算。五、不同密度计之间的示值差异五、不同密度计之间的示值差异第二章 色度测量技术及其应用 第一节 色度测量在印刷工业中的应用 目前，色度测量在印刷工业中的应用主要在如下方面：原材料的质量控制，尤其是油墨和纸张的控制，在有些印刷厂，这 已经成为例行的工作。

21、分光光度数据对纸张白度的测量是很有价值 的；制定油墨、纸张标准的精确规范；灰平衡的分析测量、最佳阶调复制及针对不同油墨、纸张和印刷条 件的校色；分析打样张的色彩和印刷用纸的匹配情况，分析预打样工艺中所 用颜料的色度特性；分析一套油墨再现的色域和各套油墨再现色域的不同；分析原稿和复制图像之间的关系；采用色度测量规范，提高标准化生产的程度，以达到节省材料、减 少差错、提高产品质量的目的；印刷色彩的质量控制；分析匹配专色的颜料的组成；第二节第二节 色彩的量度色彩的量度一、从三刺激值向匀色系统转换 1、三刺激值x（）、y（）和z（）的意义：x（）值红量；z（）值蓝量；y（）值视觉亮度响应的度量（约20

22、0个人的平均值）。2、三刺激值x（）、y（）和z（）的缺陷：视觉感受没有均匀的距离，即：在数值上：E亮=E暗；但在视觉感受上：E亮 胶版纸新闻纸。Why?纸张表面越粗糙，遮盖纸面所需要的油墨就越多。5纸上墨量与光泽度的关系纸上墨量与光泽度的关系 一般来说，物体的表面越平滑，表面的光泽度越高，伴随着油墨量的增加，铜版纸的墨层表面变得平滑，光泽度上升，着墨部位比不着墨部位还要平滑。胶版纸和新闻纸着墨之后的实地面上，光泽度略有降低。纸上油墨量与墨层表面光泽度的关系6纸上的墨量与显微密度纸上的墨量与显微密度 跟128图中的一般实地密度和129图中的偏光实地密度比较，显微实地密度值要小一些。原因：这是由

23、于显微密度计的光学系统与一般密度计不同造成的，曲线分析：在纸上油墨量小的范围内，实地覆盖率小，所以显微密度值的 标准偏差波动较大。随着纸面油墨量的增加，偏差逐渐变小，即使实地覆 盖率已经达到他和，偏差还在进一步减小，这是墨层逐渐平均产生的效果。实地覆盖率饱和之后，实地密度继续增加则是由于墨层逐渐平均造成的，不论纸张质量高低，都符合这个规律。总结：在实地密度值较低的范围内，实地覆盖率是影响实地密度大小的主要因素。如果实地覆盖率达到饱和，墨层厚度的影响应突出出来，随着墨层较薄部分厚度渐增，墨层厚度趋于均匀，因而实地密度上升。而进一步到达实地密度值高的范围之后，油墨表面的平滑性，对实地密度值产生影响

24、。从偏光密度分析可知，铜版纸之所以得到较高的实地密度，是因为实地覆盖率比较高，实地部位的油墨层表面比纸面更平滑。显微密度的平均值与实地偏差的关系图二、最佳实地密度与相对反差二、最佳实地密度与相对反差 1、相对反差的定义与意义：定义K（Ds-Dt）/Ds1Dt/Ds 意义作为控制实地密度和网点增大的技术参数。反映了印刷实地密度与网点增大之间的内在联系。Dt的确定通常通过测量控制条上75的网点块和实地块的密 度值后，代入公式计算。在有些控制系统中不用75 网点块而用80或50的网点块进行测量计算。2、最佳实地密度的确定 以相对反差（K值）最大时的实地密度值作为最佳实地密度。Why?在印刷中当油墨量

25、达到10m厚度时，油墨即达到 饱和实地密度，再增加墨量，油墨的实地密度增加 缓慢或几乎不再增加，而导致网点不断增大。在墨 层较薄时，随着实地密度的增加K值渐增，图像的 相对反差逐渐增大，当实地密度达到某一数值后，K值就开始从某一峰值向下跌落，图像开始变得浓 重、层次减少、反差降低。所以，实地密度的标 准，应以印刷图像反差良好，网点增大适宜力度。3、为什么相对反差的概念和计算公式都很简单，但在质量检测和数据化管理中却是一个重要的参数？当K值最大时，说明此时具有最佳实地密度，阶调转移也处于最佳 状态。在印刷过程中，不同的实地密度就有其对应的K值。当墨量过大时实地密度不适当的增大，网点会增大过量，K

26、值下 降，这时，油墨本身的饱和度较好，但层次和清 晰度受到损害。如果墨量过小实地密度不饱和，K值同样下降，这时，网点的增 大率虽小，清晰度也不错，但油墨墨色欠饱和，整个图像显得没有精神，影响质量。最高K值时的实地密度值才可以作为分色时建立灰平衡和阶调分配 时定标的依据。最高K值时的三原色油墨实地密度值，可能并不是该三原色油墨最 高效率（即最佳显色性）时的实地密度因为前者是油墨在网 点转移下的动态适性，后者是油墨自身的静态色度特性。如果照顾最大的实地色效率而舍弃印刷最高K值下的实地密度值，将会造成一些不良后果：A印刷的色密度反差和色相纯度的还原范围不够合理；B依照该实地密度制订的三原色版的中性项

27、平衡会在印刷网 点转移中遭到破坏；C由于网点增大率不是处于最合理的状态，因而导致以网点 组成的边缘层次清晰度的下降；D三原色版网点转移时的K值下降会导致暗调层次的损失。经测定确定的K值和实地密度值是数据化管理和质量控制的主要数 据标准。意外问题：若出现印样达到实地密度而K值降低？可能是由于原墨稀释过量、印刷压力过大、印版晒的过深等 原因造成的；如果在打样或印刷时的实地密度和K值正确、色调还原却发生问 题？可能需要修改原版的分色调节。三、油墨量的控制及控制模型三、油墨量的控制及控制模型1根据实地密度控制油墨量 影响网点密度和网点覆盖率变化的首要因素 印刷压力的变化、转移到纸上的油墨量。印刷压力和

28、供墨量（墨层厚度）都影响网点增大和网点变形，但 对图像外观影响的表现形式不同：印刷压力的微小变化在整个印刷图像上都会产生明显反 应，视觉上比较容易觉察。油墨量的变化主要影响暗调反差的变化，中调次之，对 高光部位的影响不明显，视觉上不易觉察。印刷过程中，必须对供墨量（墨层厚度）加以控制，这已成 为印刷机调整和自动控制的主要传统项目。油墨量一般通过测量印刷后的实地密度进行控制。当用测定印刷密度的方法管理油墨量时，需要注意这个标准数据 所适用的条件、测量所用的密度计的类型及测量时的墨层状况。譬如：铜版纸上测得的密度值较高。即使是同一张纸，干燥密度 湿密度（通常称为“干退现象”）。2根据实地密度控制油

29、墨量的模型根据实地密度控制油墨量的模型 描述油墨和纸张之间关系的一个主要方法，是通过改变墨层厚度测量印刷油墨层的光学密度绘制关系曲线，典型曲线如图所示：用数学方法描述这个曲线的好处是曲线的拟合参数能够反映纸张和油墨的性质，在有些情况下还能反映出印刷条件的不同。最常用的一个经验公式是Tollenaar和Ernst创立 的公式：DD（1emw）另一个由Uornerup创造的经验公式 （R0-R）/（R-R）1（KW）n Calabro和Savagnone发表了如下经验公式：（1D）（nW）hb 还有一个对报纸印刷比较有用的公式：1（RR0）a0a1（1W）四、墨层厚度和反射密度的关系四、墨层厚度和反射密度的关系由上图基本上可以说：低油墨量薄的墨层厚度颜色淡吸收光量少反射率高低密度值；高油墨量厚的墨层厚度颜色深吸收光量多反射率低高密度值。墨层厚度和实地密度的关系根据不同测量方法计算出测量精度的标准偏差