印刷品质量检测与控制_conv50926.docx
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1、第一章 密度测量技术及测量误差分析第一节 几何条件、表面特性与密度测量值的关系一、反射率及透射率1、反射率:设入射光通量为为0、反射光光通量为r,对于一一定的测量表表面和规定的的入射角度,入入射光通量和和反射光通量量时比值是固固定的,设此此比值为,则值被称为反反射率:=r/002、反射形式:定向反射、漫反反射和介于两两者之间的反反射形式理想白色漫反射射表面:粗面纸张、光泽泽面纸张和玻玻璃镜面的反反射情况:(箭头的长度表表示相应方向向上被反射光光的强弱)3、透射率:一定物体的透射射光通量和入入射光通量的的比也是固定定的,其比值值称为透射率率。设入射光光通量为0,透射光光通量为r,则透射射用下式表
2、达达:r/00二、透射测定1几何条件: 入射光束束必须能从半半空间体均匀匀地投射到被被测试物体上上,并且只测测定垂直通过过被测物体的的光束。乌布利希球采用乌布利希球球作为透射测测定的器件可可以使测定满满足上述的几几何条件要求求。乌布利希希球是一个空空心的球体,内内腔涂以无光光白色硫酸钡钡,球面上开开两个轴心线线在球心正交交的小孔,两两个小孔的总总面积不超过过球体内壁面面积的2。规定几何条件的的原因:两个完全透明的的物体Mt和和Mc,也就就是说,这两两个物体的透透射率是1.0。物体MMt是透明的的,它不使定定向光束产生生漫射,而物物体Ms则使使定向光束完完全在半空间间范围内形成成均匀的漫射射。在
3、两种情情况下,0但MtMs。 如果入射光为漫漫射光,也就就是说,入射射的是乌布利利希球射出的的光,那么透透射光通量对对于透明物体体和散射物体体都是均匀地地分布在半空空间内。即使使测量仪只能能测量一定立立体角内的光光通量,但测测量值是相同同的。透射测测量的几何条条件就是根据据这个原理确确定的。2透射密度与与卡里尔效应应透射密度为为透射率倒数数的对数。设透射密度为DD,透射率为为,则透射密密度表示为:Dlg1/下列公式用于透透射率和密度度之间的换算算:lg1/DD 1/10D 10DD卡里尔效应由于两被测测对象的漫射射性能不同或或测量的几何何条件不同所引起的透射射密度示值出出现差异的现现象例如:(
4、1)两个完全全透明的物体体(即密度DD都是0000),用平平行光 照明明时,具有漫漫射表面的物物体比非漫射射表面物体测测得的透射率率要小,即前前者显示的密密度值比后者者要大一些。(2)两个物体体都是透明度度相同的非漫漫射体,一个个用平行光照照明,一个用用漫射光照明明,即使入射射的光强相同同,测得的透透射密度值也也不相同。卡里尔系数同一物体用用平行光和漫漫射光照明时时测得的密度度值的商数。卡里尔系数的用用途:作为软片中中银粒子粒度度大小的度量量。在对软片上上的图像进行行理和转换时时,应特别注注意把卡里尔尔效应减至最小。在对电子分分色机作灰平平衡标定时,之之所以强调采采用非银盐灰灰梯尺,就是为了避
5、避免因卡里尔尔效应带来偏偏差。三、反射测定1几何条件反射测定(镜面面反射除外)主主要是在漫射射表面进行,因因此这种测定定比透射测定定要复杂一些些。反射测量量中常采用445/0和0/45两种几何条条件。图中:Ms表示测测光传感器。在反射测定中,测测量结果与测测量装置的几几何条件和测测试物体表面面的光泽性质质有密切关系系:当测量镜面物体体时,Sa=Max,SSb=0。当测量无光白色色表面物体时时,Sa=SSb当测量具有一定定光泽的白纸纸时,SaSb。2反射密度测测量原理上面两个图的测测量方式不能能用来测量反反射率。但这这些测量方式式可用来比较较被测试物体体的亮度L,亮亮度系数则表示物体体测量区域的
6、的亮度LM和和某一基准区区域亮度L00的比值。 LM/LL0基准区域表面的的特性应接近近于理想的无无光白色表面面,即应符合合规定的硫酸酸钡白色标准准。 反射密度Dr与与透射密度DDt类似,它它等于反射率率倒数的对数数,即:Dr=lg1/但由前述可知,规规定的几何条条件只能测定定一部分光通通量,而反射射率需要根据据全部反射光光通量进行计计算,所以这这种几何条件件不能用来测测量反射率。幸幸好,在相同同的光学条件件下,反射率率和亮度系数数的数值近似似相等,即:反射密度计就是是根据这个原原理来测定反反射密度的,反反射密度计的的作用本质上上是把测量区区域的亮度和和某种基准区区域的亮度加加以比较。第二节
7、印刷的的彩色密度测测量种类在印刷技术中,在在俯视观察的的情况下,把把色密度定义义为反射率倒倒数的十进制制对数或反射射率的十进制制的负对数值值,即Dlog1/logg在实际应用中,要要按照不同的的目的,测量量不同光谱范范围内的密度度,因此,色色密度可分为为光谱窄带色色密度、宽带带滤光色密度度和视觉密度度。一、光谱窄带色色密度光谱窄带色密度度是在波长为为范围内用用窄带滤光片片测得的光谱谱色密度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()lgg1/()lgg()光谱反射率()是对波长长为的单色光线线来说的反射射率,它等于于被测样本的的光谱辐射强强度Le与理想的无无
8、光泽白色材材料的光谱辐辐射强度(LLb)在一定条条件下的比例例。()Lee/(Le)W窄带测量对密度度的微小变化化增加了敏感感性,与用宽宽带滤色片测测量比较,它它们更不像人人的视觉响应应。窄带密度度测量主要用用于测量网点点增大、叠印印、墨层厚度度及油墨强度度。二、宽带滤光色色密度宽带滤光色密度度是印刷工业业中最常用的的密度测量方方式,它采用用标准宽带彩彩色滤光片进进行测量,每每个滤光片测测得的色密度度由下式给出出:DFlgLK()S()S()r()d/LKS()S()r()d卢瑟条件 : ()V()/S()()滤滤光片的光谱谱透射率; S()传感器的的相对光谱灵灵敏度; VV()人眼的光光谱灵
9、敏度第三节 密度计计一、密度计应满满足的技术条条件密度计的测量结结果眼下列特特性有关: 光源的辐射函函数(相对辐辐射分布)SS(); 传感器的相对对光谱灵敏度度S()r; 滤光片的光谱谱透射率(); 测量的几何条条件和测量块块的大小; 读数的精确性性和显示的线线性; 被测样本的光光谱反射参数数; 定标板的光谱谱反射参数。1光源 2透镜组 33偏振滤光光片 4彩彩色滤光片 5被测样样本 6透镜组 77偏振滤光光片 8传传感器 9电子线路 10显示示器为了使密度计能能够 得到相相对可比较的的结果,应该该使它满足以以下条件:1.测量的几何何条件 45/00或0/45的几何条件件:好处因为从从印刷品第
10、一一表面反射的的光,实际上上不会从测量量方向上射出出,传感器接接受不到这部部分光,被测测样本的第一一表面反射越越强,密度计计的密度测量量值越高。 测量表面带纹纹理的印刷品品时,应采用用45/0几何条件和和环状照明,也也可以采用00/45几何条件而而把反射环加加在接受侧(如如上图)。测测量孔径角尽尽可能在5,不得大于于5。2照明样本的的光源:投射光源的相对对光谱分布应应当符合标准准光源A的要要求,即28856100K。3传感器:可以利用对38807200um范围内内的光辐射具具有足够灵敏敏度的光电传传感元件作辐辐射接受器。密度计采用的光光电传感元件件主要有:光光电池。光电电倍增管、半半导体二极管
11、管等 。硅传传感元件表现现出相当大的的灵敏性4测量滤光片片:滤光片选用为什么存在选选用的问题?要对标准黄、品品红、青油墨墨本身的特性性和其印刷呈呈色进行评价价,测量滤光光片应是与黄黄、品红、青青油墨相对应应的补色滤光光片,即红、绿绿、蓝紫滤光光片。如何选用?滤光片的光谱通通带应当与标标准油墨黄、品品红、青的主主吸收带的范范围接近。测测量滤光片的的最大通频位位置按波长规规定如下: 对于基本黄墨来来说用蓝滤光光片,430nnm; 对于基本品红墨墨来说用绿滤滤光片,530nnm; 对于基本青墨来来说用红滤光光片,=620nnm; 通带最大值的位位置误差为5nm。 滤光片的光光谱特性取决于通带范范围在
12、色密度测量量时,密度计计光路上有效效光谱灵敏度度=传感器器的相对光谱谱灵敏度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光谱灵敏度还还达不到对各各种密度测量量都普遍有效效宽带滤光片多用于制版版及印刷工艺艺中使用的密密度计窄带滤光片多用在调节节测量用的密密度计中二、密度计常用用滤光片的特特性及应用1、测量三原色色油墨的滤光光片(宽带)应应该具有表所所列的性质相对应的原色滤光片波峰位置(nnm)通频带范围围(nm)通频带范围围(nm)相对应的原色滤光片波峰位置(nnm)半值宽度全值宽度黄蓝43004080品红绿 5536
13、60100青红624450 (利利用红外吸收收滤光片)100 (利利用红外吸收收滤光片)影响测量结果的的情况:滤光片的透射射率最大值与与正确值不符符或透光范围围太宽时色密度测量滤滤光片的通频频带范围较宽宽在印刷领域常用用的都是宽带带,不用窄带带的原因:窄带滤光片对于于密度的微小小变化增加了了敏感性,但但也损失了更更多的色彩信信息,测得的的色彩更不像像眼睛看到的的色彩,2、窄带滤光片片所具有的特特征参数油墨种类滤光光片通带峰值位位置(nm)通频带范围(nm)通频带范围(nm)油墨种类滤光光片通带峰值位位置(nm)半值max全值max黄蓝43002030品红绿 55362030青红62442030
14、优点:用不同的的密度计测量量同一样本时时,可以得到到比较一致的的测量结果,对对网点覆盖率率和网点调叠叠印也能得出出更准确的评评价。“T”状态响应应的特征光源、滤光光片、传感器器三者的光谱谱乘积对数值值的分布必须须符合标准规规定三、密度计的标标定1、调零定标板理想想的完全白色色的漫反射板板调零方式的选择择:在定标板板上进行(评评价油墨或用用罗彻斯特理理工学院的方方法去优化阶阶调复制 )在白纸上进进行(评价油油墨和纸张的的共同作用,例例如用纽介堡堡方程进民计计算时 )2、调节密度计计的斜率或高高密度值改变密度计的零零调节会使密密度计的响应应图形向上或或向下平移,但但不会改变其其形状 ;密密度计的高
15、标标度端被重调调,那么图线线将绕着零点点向上或向下下旋转,直线线的斜率将会会发生变化,从从而使密度计计的响应发生生变化。3、透射密度计计标定时,光光路上是空气气,即在空气气上调零。密密度计厂家提提供有标准透透射标定参考考,以保证用用户进行高值值和低值标定定。第四节 密度测测量误差分析析一、朗伯比尔尔定律与反射射密度测定采用密度测量法法的原因之一一,在于用密密度值能够方方便地指示油油墨量。在理理想的情况下下,随着墨层层厚度的增加加密度值成正正比地增加,即即墨层厚度增增加一倍,密密度值相应增增加一倍,这这就是朗伯比尔(LaamberttBeerr)定律。在在对银盐软片片进行透射测测量时,朗伯伯-比
16、尔定律律是适角的,但但在对印刷品品进行反射测测量时,朗伯伯比尔定律律是不精确的的,只具有近近似意义。下下面通过对朗朗伯比尔定定律的一个简简单变换说明明这个问题。 朗伯比尔定律律可用下式表表示(x)00e-ax(111)式中:光光通量; 0入射光光通量; 吸收系数数,它是由油油墨的特性决决定的; x墨层厚度度。 对(11)式式的两端取对对数,得:-lg(x)/0=lgeexx(12) Dx(12)式意意味着密度与与墨层厚度是是应正比例关关系的,这对对于透射观察察的图像,如如印在塑料透透明薄膜上的的图像是适合合的。2ax2DD(13)式(13)所所表达的是上上图所示的情情况,入射光光经过纸面反反射
17、,两次穿穿过油墨层,等等于墨层厚度度为2x的光光吸收量,这这就是说,以以同样的墨层层厚度印在透透明塑料薄膜膜和纸上,纸纸面得到的反反差将是透明明薄膜上图像像反差的两倍倍。事实上,即即使纸张把入入射的光全部部反射回去,(113)式也也只有近似意意义 。把一个墨层分解解成为许多薄薄层(图113),设设入射光通量量为i,每个薄薄层的透射光光通量为(xi11),吸收率率为,则如下关关系式成立;(x1)/0=;(x2)/(x1)=; (x3)/(x2)=;(x4)/(x3)=。对(x)微分分得: d(x)/ddx=-(x)(114)上式中,d(x)/dxx表示墨层厚厚度从xi-1增加到xxi时光通量量的
18、变化量,因因为光通量随随墨层厚度增增加而减少,所所以前加上负号号。 式(13)的的解是已知的的,即朗伯-比尔公式:(x)00 e-axx(1-5)为了证明此解是是正确的,可可做下列计算算: 式(1-4)的的导数是: d(x)/ddx=-0e-aax(1-66)二、对数运位误误差根据玛瑞戴维维斯公式可以以导出网点覆覆盖率的计算算式如下:F110Dt/1-10-Dss 100为了计算网点覆覆盖率,首先先需要根据测测得的亮度信信号换算出密密度值,这在在本质上是完完全不必要的的,可以根据据光电二极管管接受的光通通量直接进行行换算; 因为Dtllg(tp); Ds-lg(sp); 式中:p先由二极管管从
19、白纸表面面接受的光通通量; t光电二二极管从网点点面上接受的的光通量; s光电二二极管从实地地面上接受的的光通量。 所以F1110Dt/1-10-Ds 100p-t/p-s100 直接换算方法得得到的结果更更精确一些,因因为对数计算算会产生某种种程度的误差差。三、亮调测量误误差网点覆盖率通常常是将密度值值代入有关公公式换算出来来的。由于许许多密度计的的数值精度只只有小数点后后两位数,因因此网点覆盖盖率的计算精精度是有限的的。这样的计计算误差在有有些情况下是是可以忽略的的,在有些情情况下是不可可忽略的。 先研究一下在亮亮调区测量的的情况。假如如:某一网点点面的密度实实为 Dt0.0255,相应的
20、实实地密度实为为Ds2.00,当用用示值精度为为小数点后边边两位的密度度计测量时,密密度计的读数数纯粹是随机机的,可能的的情况是 DDt10.02或Dtt20.003,由此导导出的网点覆覆盖率是:F18.888 或 FF26.774网点覆盖率测量量误差为:FF1FF22.114在制版工艺中,特特别强调要以以1的网点点覆盖率精度度进行复制。密密度计的精度度在此是不够够的,所以在在标准化工艺艺中,人们不不用密度计对对亮调进行测测量,而是设设置信号条用用视觉进行评评价,从而判判断1的网网点是否正确确地得到转移移。再看一下在暗调调区进行密度度测量的情况况。用精确到到小数点后两两位的密度计计测量暗调实实
21、际上不产生生测量误差。 假如在暗调区测测得的网点密密度和实地密密度分别为:Dt1.5005Ds22.00密度计的显示值值现在可能纯纯粹是随机的的,如:Dt11.550Dt21.51由此得出的网点点覆盖率:F197.8816或FF297.88 FF2FF10006显然,这个偏差差是可以忽略略的。四、小反差表面面的测量误差差被测表面的反差差高低对网点点覆盖率测量量是有影响的的。如果在一一个表面反差差较小的表面面上用密度测测量法求取网网点覆盖率,其其结果是不够够精确的,例例如用印版阅阅读装置测量量印版的情况况。因为印版版表面的反差差很小,所以以为了实现晒晒版标准化不不是用密度计计检测,而是是用晒版控
22、制制条控制晒版版质量。对于于柔性版晒版版来说,目前前可用控制条条控制晒版,但但控制条上却却没有适当的的控制网点覆覆盖率的元素素。因为晒版版中网点覆盖盖率的改变有有可能比印刷刷中的改变更更厉害,所以以必须小心地地观察。 现比较一下低反反差面与高反反差面对网点点覆盖率测量量的影响。 如果在某低反差差面上密度变变化范围是: Ds0.6000.0055Dt0.200.0055 计算可得: Fmin488.5Fmmax500.5 误差范围 FF2这是是一不容忽略略的偏差。 下面就高反差面面的情况(如如印刷图像)作作一对比,已已知:Ds2.0000.0055Dt0.300.0055则Fmin550.97
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