（轻工技术与工程专业论文）平版印刷油墨叠印密度测算方法的研究.pdf

摘要 摘要 包装印刷品千变万化的的色彩，在分色的基础上，可以通过三原色油墨用不同百分 比网点叠印还原出来，叠印密度是影响印刷质量的主要参数之一。因此对叠印密度的测 算方法进行实验研究，不仅有利于实现印刷原稿色空间向三原色墨色空间的准确转换， 同时也有利于印品的数据化质量控制和印刷色彩的最佳还原。 本文主要目的是寻找平板印刷油墨叠印后，二色墨墨层厚度变化与各色光密度增加 量的变化规律，寻找油墨叠印时的密度相加条件，利用现有单色墨层厚度与墨层光密度 的关系公式，把叠印中一色墨对应二色墨主密度的副次密度转换为二色墨应有的墨层等 量厚度，以一色墨的墨层等量厚度与二色墨实际墨层厚度相加，再利用单色墨层厚度与 墨层密度的关系公式求出实际的墨层密度。 传统油墨叠印密度直接相加的计算结果与实际测量的结果相比，最小误差为0 1 0 ， 最大误差为o 3 4 ，平均误差在o 2 2 左右。利用墨层等量厚度计算的叠印密度与实际测 量的结果相比，最小误差为0 0 4 ，最大误差为0 1 2 ，平均误差在o 0 8 左右。可见墨层 等量厚度计算叠印密度的方法比传统的油墨叠印密度直接相加的计算方法在精度上有 较大的提高。 利用墨层等量厚度计算求得的叠印密度与实际测量叠印密度是基本相符合的，由此 得出油墨叠印光密度的相加条件，在此光密度相加条件的基础上进行原稿色空间向胶印 油墨色空间转换时，避免传统的油墨叠印密度直接相加的计算方法在精度上的误差，减 少了实现相同的色彩还原精度时所需的颜色空间的分割点，降低了建立彩色密度平衡方 程的误差，减少了需要实测的不可知因素，对实现印刷色彩的最佳还原和印刷企业数据 化质量控制具有一定的指导意义。 关键词： 平版印刷、叠印密度、墨层等量厚度。 a b s t 随c t a b s t r a c t o nt h eb a s i so fc o l o rs e p a r a t i o n ，t h ev 撕e dc o l o ro ft h ep a c k a g i n gp r i n t e dp r o d u c t s c a nb er e s t o r e db yo v e 叩o i n t i n gt r i c h r o m a t i c i m ( u s i n gd i 角；r e n tp e r c e n t a g ep o i n t s ， o v e r p r i n t sd e n s i t yi so n eo ft h em a i np a r a m e t e r si m p a c t i n go nt h eq u a l i t yo fp r i n t i n g t h u s t h ee x p e r i m e n t a ls t u d yo nt l l em e t h o d so ft h ec a l c u l a t i o no ft h eo v e 叩r i n t s d e n s i t y i sn o t o n l yh e j p 如lt or e a l i z et h ee x a c tc o n v e r s i o nf 如mt h eo r i 昏n a lp r i n t i n gc o l o rs p a c et o t r i c h r o m a t i ci n kc o l o rs p a c e ，b u ta i s oh e l p 如lt 0r e a l i z et h ed i 百t a lq u a l i t yc o n t r o lo ft h e p r i n t i n gp r o d u c t sa n dm eb e s tr e d u c t i o no ft h ep d n t i n gc o l o r t h ep a p e rd i s c u s s e dt h ec o n d i i o n sw h i c hi sm e tt 0a d dw i t ht h ed e n s i t yw h e no f r s e t p r i n t i n gi sh a p p e n e d b yu s i n gt h ef 0 吼u l ao fo n e c o l o ri r l l ( t h i c k n e s sa n di 1 1 l ( d e n s i t y ，m e s e c o n dd e n s i t yt h a tc o r r e s p o n dt h ef i r s tm a j o rd e n s i t yi st r a n s f e r r e dt ot h ee q u a lt h i c k n e s s t h e nt h e ya r ea d d e dt o g e t h e r a c c o r d i n gt ot h ef o m u i at h er e a li n kd e n s i t yi sc a l c u l a t e d c o m p a r i n gm et r a d i t i o n a lc a l c u l a t e dr e s u l tw i t hm e a s u r e dr e s u l t ，m i n i m u me 玎o ri s 0 10 ，m a x i m u me 啪ri s o 3 4 ，a v e r a g e de r r o ri sa b o u t0 2 2 c o m p a r i n gt h ec a l c u l a t e d o v e r p 五n td e n s i t yw i t hm e a s u r e dr e s u l t ，m i n i m u me r r o ri s0 0 4 ，m a x i m u me n o ri s0 12 ， a v e r a g e de r r o ri sa b o u t0 0 8 t h en e wm e m o d i sm o r ea c c u r a t em a nt h et r a d i t i o n a lo n e t h e ya r ei d e n t i c a lb e t w e c nc a l c u l a t c do y e 巾r i n t sd c n s i t ya l l dm e a s u r e do v 唧r i n t s d e n s i t y ：s ot h a tt h ec o n c l u s i o no fa d d i n gd e n s i t yi sd r a w n o nt h eb a s i so ft h ec o n c l u s i o n ， c o l o rs p a c eo fc o p yt r a n s f o 瑚t h ei n kc o l o rm a t t e rw h i c hi sm e a s u r e da r ed e c r e a s e d ，a tt h e s a m et i m et h ea c c u r a t ea 1 1 de 饿c i e n c ya r ei m p r o v e d k e yw o r d s ：o 舔e t 硼n t i n go v e 叩d n t sd e n s i t ye q u a lt l l i c k n e s so fi i l k 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是拳人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 签 名：必 日 期：二oo 八年三月十五日 一一r 一 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签 名： 巫。2 磊导师签名： 日 期： 七厶訾 | 二o o 八年三月十五日 绪论 第一章绪论 1 1 国内外研究现状 包装印刷品千变力化的的色彩，是在分色的基础上，通过色偏少、灰度低、色效率 高的三原色油墨或三原色油墨加黑色( 四色) 用不同百分比网点叠印还原出来的。包装 印刷品原稿的颜色通过扫描分色再到各原色的网点百分比这个过程是复杂的其中存在 着一个印刷品原稿色空间向某种三原色墨色空间转换的问题，为了实现这个转换，通常 有查找表法、纽介堡方程、彩色密度平衡方程等几种方法： 查找表法使用时企业要针对所有材料建立色空问转换的查找表，查找表法的色空间 转换快速，但企业必须根据不同的纸张与油墨的组合实测大量的数据才能保证精度，前 期工作很繁琐，由于印刷材料的多样性，因此查找表的应用有一定的局限性。纽介堡方 程较为复杂，同时也受印刷条件的影响，所求得的解精度不够理想，自从纽介堡方程发 表以来，世界各地的印刷科技工作者在不停的寻找求解该方程的最佳办法，但所得的结 果与实际应用的要求仍有一定距离。彩色密度平衡方程较早得到了应用，但也存在精度 不够高的问题，究其原因是因为该方程是建立在有关油墨色密度的两个假设之上，假 设一：两色墨叠印，叠印后各色密度是叠印前各色密度之和。假设二：色墨的主密度与 副次密度随着网点面积率的不同满足比例性。密度的相加性与密度的比例性两点假设与 实际情况是不相符的，而且误差是不能忽略不记的，因此彩色密度平衡方程求解出的各 原色墨用量不准确，需要进一步修正才能用于生产。 1 2 本课题的研究内容及意义 本课题的主要目的是希望寻找油墨叠印时的密度相加条件，发现油墨叠印后，二色 墨墨层厚度变化与各色光密度增加量的变化规律，利用墨层等量厚度计算求得的叠印密 度 本课题的内容： 1 用色光加色混合原理、色料减色法原理和彩色油墨的网点叠合呈色机理，分析 影响油墨光密度相加性的因素，为建立等量墨层厚度计算胶印油墨叠印密度的模型提供 了相关的理论依据。 2 对若干种类的纸张与油墨配合进行实验，确立其单色墨层厚度与光密度之间的 关系。 3 建立等量墨层厚度计算胶印油墨叠印的数学模型。 4 比较等量墨层厚度法与传统光密度简单相加法计算油墨叠印密度精度，验证等 量墨层厚度法的有效性。 如果油墨叠印后各色密度增量满足某种变化规律，在此规律的基础上建立彩色密度 平衡方程的误差将会减少，当实现相同的色彩还原精度时所需的颜色空间的分割点将减 少，企业的基础数据采集工作量也会减少，为企业的数据化管理工作做一点贡献。 光和色变化机理理论研究 第二章光和色变化机理理论研究 本章首先简要介绍了色光加色混合原理、色料减色法原理和彩色油墨的网点叠合呈 色机理，其次介绍了油墨的组成和特性，最后由于平版印刷( 以下简称胶印) 油墨是类 似胶体粗分散体系，因此介绍了油墨的微观特性及其光学性质。 2 1 色光加色混合原理 光是人们感觉所有物体形态和颜色的唯一物质。色是由物体的化学结构所决定的一 种光学特性，是光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性。人的视觉神经之所以能感觉 到颜色，是由于外界光的刺激作用于人眼的视觉细胞上，其中视锥细胞中又有感红、感 绿、感蓝三种视素，由于这三种细胞的共同作用，人们便可以感觉到几乎所有的可见色 光。另外，通过大量的实验发现，如果选择红( r ) 、绿( g ) 、( b ) 三种色光以不同的比例 进行混合，几乎可以得到自然界所有色彩。因此，称红、绿、蓝三种颜色为色光三原色。 由两种或两种以上色光混合在一起而呈现另一种色光的效果称为色光加色混合。如 果将等量的色光三原色混合在一起，有以下的混合规律。 红光( r ) + 绿光( g ) = 黄光( y ) 红光( r ) + 蓝光( b ) = 品红光( m ) 绿光( g ) + 蓝光( b ) = 青光( c ) 红光( r ) + 绿光( g ) + 蓝光( b ) = 白光( w ) 如果改变两种原色或三种原色的混合比例，则又可以得到其它不同效果的色光。 2 2 色料减色法原理 在我国国家标准g b 5 6 9 8 8 5 中，颜色被定义为：“色是光作用于人眼引起除形象以 外的视觉特性。”色料所表现出的颜色是由于该种色料对可见光中的一种或几种色光进 行了吸收，将其余色光反射或透射，从而形成的一种混合色。“光经过颜色滤色片或其 它光吸收介质组合而产生不同于原来的颜色”的方法称为色料减色法，即从复合光中减 去一种或几种单色光而得到另一种色光的效果。 印刷往往要表现出自然界的各种各样的色彩，但在印刷过程中，我们不可能把所观 察到的所有色彩都以颜料( 油墨) 的形式准备出来，而是选择黄色( y ) 、品红色( m ) 、青 色( c ) 和黑色( b ) 作为基本的油墨储备，其它的颜色用黄、品红、青三色油墨用不同的比 例混合的方式得到。黄色、品红色、青色这三种色料两者混合或三者混合可以得到几乎 所有的颜色。例如将品红油墨与黄色油墨混合，就能够产生出大红色。为什么这样混合 会产生红色呢? 根据物体选择性吸收成色原理可知，黄色油墨从照射光的白光中吸收蓝 光，品红油墨从照射光的折光中吸收了绿光，最后剩下了红光从混合的油墨中反射，因 此我们看到了红色。 减色法的三原色是黄、品红、青，如果将黄、品红、青作适当比例的混合，就可以 分别得到红、绿、蓝及其他各种不同的颜色。胶印是将透明的油墨印于反射率很高的白 纸上，如图2 一l 所示：当白光照射到黄色油墨印刷面上时，蓝光被吸收了，红光与绿光 被反射回来，根据色光加色混合原理，红光( r ) + 绿光( g ) = 黄光( y ) ，因此我们看 3 江南人学专业研十学位论文 见黄色。 鲴2 i白光照舯到黄色油壬印刷面上的光蠼反舯嘴 2 3 网点叠合呈色机理 利用网点呈色这是胶印主要显色原理之。以三原色或三原色加黑色( 四色) 的 理论用四色印舨套印能印出千变万化的色彩网点套印呈色可分为叠台呈色与并 列呈色两种情况 所谓叠合呈色就是各单色油墨经叠合后而产生新颜色。其呈色原理如图2 2 所示： 晶红冀l 吸收了白光巾的绿光黄墨吸收了白光中的蓝光堆后反射至人限的只剩下红光 因此品红与黄叠印呈现出红色。 自t 圈2 2 同点叠合呈色原理 所谓网点并列呈色就是许多乖色小网点有规则的组合捧，起来呈现不同颜色，其呈 色原理如豳2 3 所示：臼光照射到黄煨上红、鱼j 色被反射，白光照射到品红墨上- 红、 蓝光被反射自光照射到白纸上，红、绿、蓝三色光同时被反射t 从示意图巾可见反射 光叶】等量的红、绿、蓝呈现白色井多一份缸光，囡此呈现的颜色饱和度低些红色- t - 囤2 3 网点并列里色原理 4 么娑 e，7 光和色变化机理理论研究 2 4 油墨的组成争特性 2 4 1 油墨的组成 胶印油墨是由色料、连接料与助剂等材料均匀分散混合而成的浆状胶体。色料赋予 印品丰富多彩的色调；连结料作为色料的载体，也作为粘合剂使色料固着在承印物表面 上：助剂赋予油墨适当的性质，使得油墨满足各种印刷过程的印刷适性。 颜料 印刷油墨中使用的有色材料通常为颜料，颜料是颗粒极细的有色物质。颜料一般不 溶于水，也不溶于连接料【9 1 。油墨中的颜料必须有很高的着色力、化学稳定性和耐光性， 在连接料中分散性要好，颗粒要求比较细。油墨的很多性质与颜料有关，如油墨的相对 密度、透明度、耐光性、耐热性和对化学药品的耐抗性等。颜料的颜色对印刷油墨的色 调有直接影响。 连结料 是一种胶黏状的流体，它的作用首先是作为颜料的载体，将粉末状的颜料固体颗粒 混合连接起来；其次作为一个黏台剂使颜料最终能够固着在承印物表面上，以达到显示 文字、图像等目的。连结料的主要成分是油( 植物油、矿物油) 、树脂、溶剂和辅助材料 组成的。 助剂 助剂是在油墨制造或印刷使用中，为了改善油墨本身的性能而附加的一些材料。主 要有增塑剂、稀释剂、撤黏剂、催干剂、冲淡剂等 增塑剂用来增加高分子材料的塑性 稀释剂首先是使油墨变稀，增加油墨的流动性能，其次是降低油墨的黏度。 撤黏剂用于减小油墨的黏性，同时不影响油墨的身骨。 催干剂催干剂又称干燥剂，用于调整油墨的干燥性能 冲淡剂用于冲淡油墨的颜色。 其它助剂包括反胶化剂、防干剂、防脏剂、表面活性剂、防腐剂、消泡剂、紫外线 吸收剂等。 2 4 2 油墨的特性 油墨是一种具有一定流动性的浆状胶粘体，粘度、屈负值、触变性、流动性、干燥 性等都决定着油墨的性能。 粘度 是阻止流体物质流动的一种性质，是流体分子间相互作用而产生阻碍其分子间相对 运动能力的量度，即流体流动的阻力。油墨的粘度与印刷过程中油墨的转移、纸张的性 质及结构有关，油墨的粘度过大，印刷过程中油墨的转移不易均匀，并发生对纸张拉毛 的现象，使得版面发花；粘度过小，油墨容易乳化、起脏，影响印刷品的质量。 屈服值：是指使液体开始流动所需要的最小的移动应力。油墨屈服值过大，流动性就会 变差而不容易打开，屈服值过小，印刷时的网点又容易起晕而造成印刷品不清晰。屈服 值的大小与油墨的结构有关，对油墨的流动度有直接的影响，是胶印和凹印油墨质量的 江南人学专业硕士学位论文 重要检测指标。 触变性 是指油墨受外力的搅拌时随搅拌动作由稠变稀，俟搅拌动作停止，复又恢复到原来 时的稠度的现象。由于油墨的触变性，使油墨在墨辊上受到印刷机的转动作用后，会增 大流动性，增加延展性，使油墨容易转移；当油墨经印刷转移到纸张后，因失去了外力 的作用，油墨由稀变稠而不向周围流溢，形成良好的印迹。若油墨的触变性过大，则使 墨斗中的油墨不易转动，就会影响墨辊的传墨功能。 流动性 是指油墨在自身的重力作用下，会像液体一样流动，流动性由油墨的粘度、屈服值 和触变性决定，同时与温度也有密切的联系。油墨的流动性关系着油墨能否从容器中倒 出、从储墨槽中输送到印刷机的墨斗中、从墨斗中顺利地传递、在印刷机上进行良好的 分配、到版面的传递以及转印到承印物上，还影响到印刷的效果。 干燥性 油墨的干燥是指油墨附着在印刷品上形成印迹后，从液体或糊状变成固体的皮膜的 过程，这种过程是由油墨中的边接料从液体或糊状体转变为固体而完成的。因为各种油 墨中使用的连接料及其配方比例都是不相同的，所以油墨的干燥过程也不相同。油墨从 印版转移到印品表面后，油墨中的连接料一部分产生渗透，同时连接料中的溶剂也开始 挥发，有的连接料开始产生化学反应或物理反应，从而使承印物表面的印迹墨层逐渐地 增加其粘度及硬度，最终形成固体的膜层。通常平版胶印油墨以氧化结膜干燥为主。 2 5 油墨的微观特性及其光学性质 在胶体化学中，通常规定胶体颗粒的大小为l 一1 0 0 n m ( 按胶体颗粒的直径计) ，小于 1 n m 的胶体颗粒为分子或离子分散体系，大于1 0 0 n m 的为粗分散体系。通常国产胶印油 墨的颜料颗粒的平均直径为1 0 2 0pm ，多数在1 5um 以下，因此胶印油墨是一种近似 胶体的粗分散体系混合物。 溶胶有以下几方面光学性质 2 5 2 丁道尔效应 当一束强烈的光线射入溶胶后，在入射光垂直方向可以看到一道明亮的光带。丁道 尔效应产生原因是溶胶中胶粒对光的散射的结果。 2 5 2r a y l e i g h 散射定律 ，= 字( 砉嘉卜 浯l ， 由r a y l e i g h 散射定律可知胶体对光线散射的几点规律： 光强度与入射光波长的4 次方成反比，即波长越短的光越易被散射； 散射光强度与单位体积中的质点数c 成正比； 散射光强度与粒子体积的平方成正比； 粒子的折射率与周围介质的折射率相差越大，粒子的散射光越强。 6 光和色变化机理理论研究 2 5 3 朗伯一比尔定律 朗伯一比尔定律用来讨论在纯液体和真溶液中光吸收的基本规律，朗伯一比尔定律 为如下形式 ，= 厶p 一d ( 2 2 ) 式中，i 和1 0 分别为透射光和入射光的强度；c 为溶液浓度：e 为吸收系数，与所选用 的浓度单位有关，它表示物质对光的吸收能力，反映物质的本性：d 为吸收层厚度。 2 5 4 胶体对光线的吸收 溶胶是非均相体系，粒子除有光的吸收外，还有散射作用，因此朗伯一比尔定律须 改写为 ，= 厶e 一耐( e + 彳) ( 2 3 ) 式中，e 为吸收系数，若胶体颗粒为无色，则e = 0 ；a 为散射系数，它是粒子半径的函数 7 叠印密度变化机理理论研究 第三章叠印密度变化机理理论研究 本章首先介绍了密度的定义、彩色密度测量原理和主密度与副次密度的概念，其次， 介绍了油墨叠印时叠印密度相加的传统理论及其不足，并介绍了前人对单色油墨印刷时 墨层密度与墨层厚度关系的研究成果：最后，提出了等量墨层厚度的概念。 3 1 密度 3 1 1 密度的定义 密度最初是用来测量胶片感光后银沉积黑化的程度因为胶片在曝光时的光量大小 不同，使银沉积变黑的程度不同，而使光透过率高低发生变化由于光量的变化，在人 的视觉感受上就产生明暗、深浅和黑白的感觉。因此，密度测量实际上是透过光( 反射 光) 的光量大小的度量，是视觉感受上眼睛对无彩色的白一灰一黑组成的画面明暗程度 的度量。从数学意义上说，就是将作指数函数变化的光量，通过对数函数变换成接近于 入眼对光量差别主观感觉的等差变化。 自然界的物体表面具有各种各样的颜色，在所有的颜色中，物体对光谱色的选择性 吸收是产生色彩的主要原因。对于透射物体，根据入射光由i 和透射光币中t ，由朗 伯一比尔定律可以写成下面的数学形式： 皿= ，g ( 妻 = ，g ( 昙) = 以足z c 。3 一。， 式中：口一称为光透射密度 谚一入射光通量 氟透射光通量 r 一光透射率 卜一物体的厚度 c 一一物体的浓度 瓠物体的吸光指数 3 1 2 彩色密度测量原理 根据视觉彩色形成的原理，如果入射人眼的光r 、g 、b 比例不同，就形成了不同的 颜色感觉。因此只要能有效控制进入人眼的r 、g 、b 三原色光的刺激量，也就相对控制 了自然界各种物体的表面颜色。在颜色相加混合中r 、g 、b 三色有最大的色域，为此 分别用r 、g 、b 的补色青墨、品红墨与黄墨分别控制该三色光的反射量，黄、品红、青 通过改变自身的厚度，能够很容易地改变对r 、g 、b 三原色光的吸收量，以完成控制进 入人眼的r 、g 、b 三刺激值的数量，因此黄、品、青就称为减色法三原色。 在印刷加工中，黄、品、青三色墨对r 、g 、b 的控制量是通过密度计来完成的。以 青墨为例，为了测知对光谱中红光的吸收能力，在做密度测量时，在密度计的光电池前 面设置一个红滤色片，因为红滤色片只让反射光中的红光通过，所以另放了红滤色片后 光电管中接收的只有红光，即青墨对光谱做选择性吸收后剩余的红光，这时密度计所显 9 江南人学专业硕士学位论文 示的密度值就反映了青墨对照射光谱中红光的吸收量。很明显密度值高表明透过红滤色 片的红光少，青墨对照射光中的红光吸收量多，这表示青墨饱和度高或墨层厚，反之表 示青墨的饱和度低或墨层较薄。同理，加采用加蓝滤色片测量黄墨对照射光源中蓝光吸 收控制的程度：采用加放绿滤色片测量品红墨对照射光中的绿光吸收控制的程度。 3 1 2 主密度与副次密度 以胶印青油墨为例，理想情况下，青油墨应该对自光中的红色完全吸收，对绿光和 蓝紫光完全反射，密度为o 。实际情况是，当密度计滤色片为蓝色或绿色时，实测的密 度值不为0 ，这是因为油墨对光线不应有选择性吸收，因此在测量颜色光密度时，可在 红、绿、蓝紫滤色片下分别得到三个光密度值，我们分别把这三个密度值计为d c 、d m 、 d y 。 对于原色油墨，乃以青墨为例，青墨应尽可能多的吸收红光，因此把d c 定为青墨 的主密度，青墨应尽可能多的反射绿光和蓝紫光，因此把d m 、d y 定为青墨的副次密度。 同理，品红墨的主密度为d m ，副次密度为d c 、d y ；黄墨的主密度为d y ，副次密度为d c 、 d m 。 3 2 墨层厚度和叠印密度 3 2 1 墨层厚度与密度的关系 油墨密度与墨层厚度有着直接的关系，墨层厚度是影响密度的主要因素之一。由于 油墨性质的复杂性，使得密度值与墨层厚度不成正比，而呈现出一种极为复杂的关系， 同时还与印刷用的纸张有很大关系。实际上印刷油墨层的光学密度d ，并不因油墨层的 厚度1 变大而无限地增加。多数的纸张油墨厚度在1 0 i lm 左右便达到饱和状态，密度 值不再增加。设饱和状态时的密度值为d m a x ，则可写出下面的关系式： 扣= m ( 战积一d ) 讲 经积分，整理后，有 d = d m 瓤( z g ) ( 3 2 ) d 实际密度 d m a x - 最大密度 m 与纸张有关的系数l 一一墨层厚度 变化规律如图2 4 所示 图3 1密度和墨层厚度的变化规律 l o 叠印密度变化机理理论研究 墨) m 、d m i i 值的确定 公式( 3 2 ) 中光密度d 、油墨厚度l 可用实验的方法确定，从而可以求出式中另外两 个参数d 眦。与m ，光密度d 可直接用密度仪测得，l 值可通过称量转移到纸面上油墨的 质量，测量转印至纸面油墨面积，通过已测知的油墨质量密度换算求得，例如： 某色墨以不同墨量两印刷可分别测量得光密度d l 、d 2 墨层厚度l l 、1 2 ，根据公式 ( 2 5 ) 可得如下方程组： 4 = p 眦i ，一p 州) ( 3 3 ) 砬= 儿，一p 删2 ) ( 3 4 ) 消去d m 戤则有 d l = ( z 一矿嘲) ( ，一p 一毗) b ( 3 5 ) 求解方程( 2 8 ) 可求得m 值，代回( 3 3 ) 式，可求得d 髓x b ) 实际求解中可能遇到的问题及处理方法 d l = ( ，一p 一埘 ) ( ，一e 一所如) d 2 是一个一元多次方程，求解该方程可利用二分法得 到一个符合精确要求的解。二分法求根的算法如下； 设f ( x ) 在 a b 上连续，若f ( a ) f ( b ) 0 ，f ( b ) 2 次) 的压印实验，因此可采集多个光密度d 值与墨层厚度l 值。由于实验中的系统 误差与仪器误差，任意两组d 、1 求得的d m 戤与m 值是不可能精确满足其他组d 、l 的 关系的，为此要寻找一组d 撇x 与m 建立曲线，该曲线与测得所有的d 、l 有最小的平均 误差，此时得到的d 。砒与m 是该色墨与该纸张配合时的最后确定值。 3 2 2 叠印密度 如果将一束入射光i ，经过第一种物质( 如滤色片或油墨层) 被吸收后变为i ，再经 过第二种物质，则再度被吸收变为中2 。如果以l i 表示第一种物质的透射率ti ， 而2 l 则为第二种物质的透射率t2 。当这两种物质叠合后，它们的合成透射率、光 密度可用下面的方法计算： 江南人学专业硕士学位论文 第一层的透射率t 1 和光密度阢l 为 f i 劬i q i 阢l = 1 甙l t i ) ( 3 6 ) 第一层的透射率tl 和光密度d 了2 为 钇= m 2 m l d t 2 = l g ( 1 t 2 ) ( 3 7 ) 则通过两层物质后的合成透射率和合成光密度值为 合成透射率 萨2 蛾= ( m i o i ) 宰( 西2 9 1 ) = f l 奉龟 合成光密度值 d = l g ( 1 f ) = l g ( 1 ( 一幸乞) ) = l g ( 1 气) + l g ( 1 乇) = d r t + 口2 从上面讨论中可以看出，多层色料叠加后合成透射率是各层透射率的“相乘”，叠加 后的合成密度值是各层密度值的“相加 。 所谓密度的相加性，是指几种油墨叠印呈色的密度，等于各色油墨同一滤色片密度 之和。但是在实际印刷中，几种油墨叠印时，用同一滤色片测得的叠印色块的光密度值 往往明显地比各单色油墨光密度值之和要小，在进行深入研究时，应考虑实际条件，进 行恰当的补充与修正。 3 2 3 影响油墨密度相加性的讨论 a 油墨的首层表面反射 由于承印材料的不同各油墨自身性能的不同，印刷的油墨表面光洁程度是有差别 的，对光泽表面而言，当入射光的入射角为4 5 。时一其反射角也为4 5 。，首层表面反射 率约为4 。对于粗糙墨层表面，首层表面反射无方向性，致使墨层密度值下降。 b 油墨的多重内反射 由于油墨和纸的折射系数几乎相同，光线由墨层到纸面或由纸面反射回墨层时所发 生的表面反射可忽略不计，但当光线透出墨层时，一些光线被墨层的内表面反射回纸面 的现象，由于经纸面漫反射回墨层的光以各种角度射至墨层内表面，势必将发生完全内 反射，对于一束光线，这种内反射可能要经历多次，它被称为多重内反射。光在墨层中 几经倾斜内反射，每次内反射时油墨都吸收部分光，致使油墨密度非常规则地增加。当 油墨密度足够大时，光在墨层中作多重内反射之前就被吸收了。墨层的多重内反射使其 吸收范围加宽，并增加了其它波长处油墨的不应有密度。 c 油墨的透明性不良 油墨的透明性不良可增加其反射率，而使密度降低。上层油墨的任何透明性不良， 将影响光线透入下层油墨，因而不能被下层油墨充分地进行选择性吸收。 d 油墨的选择性吸收不纯 采用油墨作为减色法成色的色料，是基于油墨具有相对纯净的光谱选择性吸收性能， 但实用墨在应吸收色域的吸收不足，而在不应吸收色域又具有一定量的吸收。先印墨多 是直接与纸面接触，而后印墨有很大部分是印在墨层上，这样，由于承印材料不一样， 1 2 叠印密度壹化机理理论研究 相同条件下油墨转移率也不一 葶其次出于受油墨透明性、粘度大小、纸张吸墨性等 的差剐。各色油墨叠印后衰面反射率也不一样：由于油墨遮盖力因藁后色必然把前色 印逊遮去一部分，致使印刷品呈现的色彩总是偏蕾干后色或者偏重于后色的混台色 由于上述几种原因使得油墨叠印时密度的相加性条件不成立而实际工作中在进行 原稿色空日j 同油墨空间转换时，叠印密度是一个重要的参数为了保证转换的有效性 蔓进行大量的油墨叠印密度实测加上印剃材料的多样性进一步增加了实测的工作量 为此奉文提出了等量墨层厚度计算腔印油墨叠印的方法 3 3 墨层等量犀度计算油墨叠印密度 利用公式( 2 5 ) 当测知墨层厚度l 时可计算f l i 单色密度d 在油箍叠印时山于 上下墨层对光线吸收的性质不同如果利用总的叠印墨层厚度在公式( 2 - 5 ) 中求觯叠印 密度显然是有问题的而且实际利用此计算方法计算出的叠印密度比利用密度简单相加 计算出的结果误差还要大本文的主要构想是提出了墨层等量厚度概念 所谓疆层等量厚度，是指在油墨叠印时。一色墨所产生的对应二色疆主密度的剐次 密度婷量二色墨产生该密度的墨层厚度具体说明举例如下： 倒：品红与青墨叠印青先印于纸上为一色品红叠印于青墨上为二色，青器与 品红累的璺层厚度分别记为l c 与l m 如图2 5 所示 自纸 围3 2 品缸与青王叠印示意田 设膏墨单色印刷时分别在红、绿，蓝三游色片下测槲的光密度分别为d c r 、d c 卧 d c b ；品红墨单色印刷时分别在红、绿、蓝三洁色片下测得的光密度分别为d m r 、d m g 、 晰，t 品红墨与青曼叠印后的密度为d r 、d g 、d b 设品红墨的纸张吸收系数为m 品红墨单色印刷时的最大密度为d m a x 公式( 2 5 ) 可写戚： d = z ) k ( ，一c 刊l ( 3 8 ) 青墨产生副次密度d c g 相当于品红墨产生d c g 所需的墨层厚度为l d ( l d 为青墨等量 品红璺墨层厚度) 由式( 2 一u ) 有： d 曙= p 。i ，一e 。“ “= 山( h 凸曙，k ) ，_ ( 3 - 9 ) 产生叠印密度d g 是由乩红墨实际墨层厚度l 衄与青墨等量品红墨墨层厚度l d 凝同作用 的结果因此柯t d l = q _ ( f e 1 岫山) ( 3 一10 ) 上述为等嚣墨层厚度的溉念厦利用辞置璺层厚度求胶印油墨叠印密度的过程 叠印密度实际测量和理论计算的实验研究 第四章叠印密度实际测量和理论计算的实验研究 实验设计技术研究的是有关实验设计的理论和方法。通常所说的实验设计是以概率 论、数理统计和线性代数等为理论基础，科学的安排实验方案，正确的分析实验结果， 尽快获得准确而可靠的实验结论的一种数学方法。 实验设计的目的是为了总结实验条件和实验结果之间的规律。本客体实验设计经过 了三个阶段，即实验方案的设计、实验实施、结果分析。在方案设计阶段，明确实验的 目的，即明确实验达到什么目标、考核的指标和要求是什么，选择影响实验指标的主要 因素哪些，这些因素变化的范围( 即水平) 怎样，制定出合理的实验方案( 或称实验计划) ； 实验实施阶段是根据实验方案进行实验，获得可靠的实验数据；结果分析阶段采用数学 方法对实验所得的数据进行科学分析，找出实验的因素哪些是主要的，哪些是次要的， 并选取最优因素的水平组合。 实验设计能人影响实验结果的特征值( 指标) 的多种因素中判断出哪些因素显著， 哪些因素不显著，并能够对优化的生产条件所能达到的指标值及其波动范围给以定量的 估计。同时也能确定出最佳的水平组合或生产条件的预测模型( 即所谓的经验公式) 。因 此实验设计也适合解决多因素、多指标的实验设计优化问题特别是当一些指标之间相 互矛盾时，运用实验设计技术可以明了因素与指标之间的规律性，找出兼顾各个指标的 适宜的因素水平组合。本文只介绍与课题有关的分割实验设计。 4 1 分割实验设计 在分割实验设计中，不是将全部因素随机组合，而是将其中某一因素( 如因素a ) 先 随机化安排，在此前提下，再将另一因素( 如因素b ) 随机化安排，以组合为各种处理( 实 验条件) 。在分割实验设计中，因素a 与因素b 在实验中的地位是不等同的，因素a 称 为一次因素，因素b 称为二次因素。以两因素实验安排为例，因素a 为三水平，因素b 为二水平，进行3 次重复实验，随机区组实验设计与分割实验设计的。 在测定不同纸张上胶印油墨厚度与密度的关系时，由于条件限制本课题选用几种 所有代表性的纸张与油墨进行实验，以期部分的验证本课题的想法。 4 2 实验条件与实验步骤 4 2 1 实验材料 纸张纸张选用金东产东帆牌1 2 8 克、1 5 7 克、2 0 0 克光面铜版纸 油墨油墨选用杭华牌n e we x c e l 胶印亮光快干墨原盒三原色黄、品红、青墨 4 2 2 实验仪器及环境 a ) i g t 印刷适性仪 j 印刷压力3 5 k g c m 印刷速度2 m s 分别使用2 c m 与l c m 实地印刷盘 b ) 电子天平精确度o 0 0 l 克 c ) 加墨器精确度0 0 l m l d ) 爱色丽5 2 8 型密度计精确度o 0 0 l e ) 实验环境 1 5 江南大学专业硕士学位论文 实验室温度2 0 土3 相对湿度5 0 5 4 2 3 实验步骤 a ) 测量三种原色墨的质量密度 测量实验用三原色质量密度，实验中通过测量印张上油墨面积与转移到纸面油墨质量 换算出墨层厚度。 b ) 测量各色墨墨层厚度与该色各光密度数据 实验中，三种实验用油墨分别与三种实验用纸以不同墨量印刷，通过转移油墨质量 与印刷面积换算出墨层厚度。测量各印刷样条主密度与副次密度。 c ) 测量叠印后各色油墨墨层厚度与叠印后各光密度数据 实验原色油墨叠印，测量叠印后各光密度，测量叠印油墨各色墨墨层厚度。 4 3 实验及数据分析 4 3 1 油墨质量密度的确定 油墨质量密度的测定方法是：在电子天平上称量一块玻璃片的质量，通过加墨器在 玻璃片上加一定体积的油墨，再在电子天平上称量油墨与玻璃片的总质量，质量差为油 墨的质量，最后利用质量密度定义( 如公式3 1 ) 求得油墨的质量密度。 p = m v( 4 1 ) p 质量密度，单位克厘米3 。 m 质量，单位克 v 体积，单位厘米3 表4 1 至表4 3 为实验中测得的黄、品红、青三种实验用油墨体积与质量的数据， 并计算出各色墨的质量密度。 表4 1 黄墨质量与体积实验数据测量 体积( 单位毫升)质量( 单位克) 1 3 41 3 0 4 1 7 31 7 0 3 1 5 51 5 0 7 1 6 51 6 0 5 2 1 52 2 9 2 根据质量密度定义质量密度= 质量体积 剔除测量中有明显误差值，可求得黄墨的平均质量密度为o 9 7 4 9 c m 3 1 6 叠印密度实际测簧和理论计算的实验研究 表4 2 品红墨质量与体积实验数据测量 体积( 单位毫升)质量( 单位克) 1 5 51 5 4 8 1 7 5 1 6 5 9 2 4 22 4 1 5 2 6 22 6 0 5 0 6 90 6 8 5 1 1 21 1 3 5 1 7 3 1 6 9 1 2 2 82 2 9 3 剔除测量中有明显误差值，可求得品红墨的平均质量密度为：0 9 9 6 9 c m 3 表4 3 青墨质量与体积实验数据测量 体积( 单位毫升)质量( 单位克) o 9 60 9 7 3 0 4 5o 4 6 7 2 3 0 1 9 6 l 2 4 72 4 8 5 1 3 l1 2 8 6 1 7 51 7 8 9 2 3 52 4 0 0 2 8 92 9 0 2 剔除测量中有明显误差值，可求得青墨的平均质量密度为：1 0 0 5 9 c m 3 杭华牌n e we x c e l 原盒三原色墨质量密度为： 黄墨的平均质量密度为：0 9 7 4 9 c m 3 品红墨的平均质量密度为：0 9 9 8 9 c m 3 青墨的平均质量密度为：1 0 0 4 9 c m 3 4 3 2 实验用黄墨在实验用纸上印刷数据及d m a x 与m 值的确定 d i i l a x 与m 值确定方法在2 4 5 中有详细介绍，3 4 2 、3 4 3 、3 4 4 三节内容分别 为黄、晶红、青三种油墨分别与三种纸张进行印刷实验实验中，采用i g t 印刷适性仪的 二色组，印刷墨盘为2 c m 宽度的实地印刷盘，该盘在二色组上的印刷长度为1 3 8 c m ，因 此所有实验单色样张的印刷面积匀为2 7 6 c m 3 向纸面转移油墨质量的确定方法在整个实 验中有两种方法，一种是称量纸张印刷前后的质量第二种是称量印刷墨盘印刷前后的 质量，通过质量差求得油墨实际转移到纸面的质量，两种方法在数据表格中有明确的标 注。油墨光密度是通过爱舍丽5 2 8 密度计测量的，在每个印刷样张从前到后随机选取三 个采样点，以算数平均值为最终光密度值。 1 7 江南人学专业硕十学位论文 表4 4 黄墨在1 5 7 9 铜版纸上油墨转移量测定与墨层厚度换算 印刷样条无墨纸重( g )有墨纸重( g )墨重( g )墨层厚度( i i ) 1 5 7 一1 2 3 一一l2 9 1 02 9 1 2o 0 0 20 7 4 4 7 1 5 7 一1 2 3 一一2 2 ，9 3 72 9 3 80 0 0 l 0 3 7 2 4 1 5 7 一1 2 3 一一3 2 9 5 l2 9 5 3o 0 0 2 0 7 4 4 7 1 5 7 1 2 3 一一4 2 9 5 72 9 6 0 o 0 0 31 1 1 7 l 1 5 7 一1 2 3 一一52 8 5 52 8 5 80 0 0 31 1 1 7 l 1 5 7 1 2 3 一一62 9 2 62 9 3 2o 0 0 62 2 3 4 2 1 5 7 1 2 3 一一7 2 9 3 02 9 3 7 0 0 0 72 6 0 6 6 1 5 7 一1 2 3 一一82 8 7 52 8 8 20 0 0 72 6 0 6 6 1 5 7 1 2 3 一一92 9 1 82 9 2 7o 0 0 93 3 5 1 4 1 5 7 一1 2 3 一一1 02 9 2 52 9 3 30 0 0 82 9 7 9 0 1 5 7 一1 2 3 一一ll2 9 4 52 9 5 60 o l l4 0 9 6 l 1 5 7 一1 2 3 一一1 22 8 9 92 9 1 20 0 1 34 8 4 0 8 1 5 7 1 2 3 一一1 32 9 2 22 9 3 l0 0 0 93 3 5 1 4 1 5 7 一1 2 3 一一1 42 9 2 32 9 3 60 0 1 34 8 4 0 8 1 5 7 一1 2 3 一一1 52 8 8 52 9 0