密度仪的作用


　　人们希望，设计一件艺术作品，之后输出为阳片，在丝网上曝光，最后把图像毫无损失地印刷出来。然而，现实是，图像从一个工艺过程到另外一个过程的时候往往会丢失信息。网点或变大了，或变小了；印刷图像的颜色与设计者的最初意图不相吻合；看起来没有问题的阳片使得模版很难处理，印刷和再生。


　　用密度仪能够识别和控制上述问题！密度仪其实既不复杂也不昂贵。密度仪可以在整个丝网印刷过程中对质量做到量化处理。无论是想控制来自外部的阳片质量，还是匹配客户提供的彩色样张，或者是在印刷过程中定点检查颜色的一致性，密度仪均能大显身手。密度仪能够提高各种承印物的印刷质量，从纺织品印刷到CD印刷均如此。


　　在丝网印刷中，不少人不重视密度仪，使用密度仪的丝网印刷者还不到5％。在其它几种印刷方式中，例如平印和柔印，印刷质量总是依赖于密度仪。许多丝网印刷工人现在还是继续沿用靠眼睛检查阳片的习惯，这样做主观因素太强了。


　　现在，其它印刷方式，包括数字化技术，正在争夺网印的传统市场，因为其它印刷技术依靠定量的密度仪获得高质量的印刷品，所以现状会促使你必须采用密度仪。密度仪能够让你信心百倍地应付最具挑战的印刷业务，最终让你占领更多有利可图的印刷市场。无论生产规模大小，密度仪应该像张力计或曝光计算器一样普及！


　　密度仪的类型


　　现在有两种类型的密度仪：用来读取阳片数据的透射密度仪和用来读取印刷品数据的反射密度仪（见图1、图2）。


　　密度仪帮助丝网印刷工人控制质量表现在生产过程中的几个方面。透射密度仪不但可以提供阳片图文和非图文区域的密度值，而且还能够读出网点百分比和网点扩大。


　　反射密度仪用来控制印刷图像的颜色密度、网点百分比、网点扩大、颜色偏差和灰度值。有一些密度仪兼有透射密度仪和反射密度仪的功能。


　　密度仪用来保证阳片的阻光密度和控制输出图像的密度。一台透射密度仪测量阳片图像的不透明性和非图像区域的透明性，告诉你阳片是否能够阻止要阻止的光、透过要穿过的光，这样才能制成一块好的模版，密度仪同时测量半色调阳片的色调范围和网点扩大。没有经过密度仪控制的CMYK分色片网点扩大，将会在四色套印后导致很差的颜色复制效果。


　　反射密度仪测量反射光量，用来测量艺术原稿、照片、样张、承印物和印刷图像的彩色密度。反射密度仪是判断印刷品上油墨堆积层厚度和解决调墨（颜料比例）

图1 透射密度仪

图2 反射密度仪

　　问题不可缺少的的工具。调墨问题在长版活中会导致颜色深浅变化。反射密度仪通过测量CMYK的比例发现色相差别。在100％的实地块，反射密度仪通过灰平衡问题检测出哪种油墨量过多，哪种油墨量不足。此外，反射密度仪还可以帮助补偿承印物的特性。如果承印物表面的光泽与原稿不同，或者表面多孔，或者表面的颜色比原稿深，那么反射密度仪提供的数据可在生成数字文件、输出阳片和制版的时候进行补偿。


　　



图3 二合一密度仪


　　密度仪是如何工作的


　　密度仪既有单独的反射、透射密度，也有组合两者功能的综合密度仪（见图3）。单调量规的密度仪可随身携带和易用。电池供电的密度仪已经在市场上出现，可以方便地从印前车间携带到印刷车间。更为重要的是，今天的密度仪比以前的密度仪操作更简单，显示的数据不必再用人工去计算，或者一个颜色一个颜色地读数。


　　从密度仪的机能上看，密度仪是这样的量器：把光源照射在一张阳片、照片或者是印刷品上，然后在特定的条件下测量透过或反射的光量。描述一台密度仪的简单机械操作的最好方式是把它与手工订书机相联系起来，形状也相似，黑色的枢轴是操作用的。只要简单地按住按钮就可以读数，精确的测量结果就会自动地显示在密度仪的上面。有了读数，就可把信息反馈到生产过程，根据读数作调节。


　　透射密度仪的应用


　　前面说过，透射密度仪主要是用来确定阳片的密度值，提供阳片透明度不透明度的数字测量值。但我们所关心的两个测量数值是阳片Dmax（最大密度）和Dmin(最小密度）。


　　1． 模版曝光、Dmax和Dmin


　　许多网印工人知道曝光不足带来的后果：出现针孔、模版不耐印、图像质量低劣、图像边缘不清晰以及网版难以再生使用。曝光不足通常与光源、乳剂和曝光测试有关系，但曝光不足经常是因为阳片本身的质量。网印制版最佳的阳片应该是在图像区域提供最大的密度；在非图像区域具有最小密度，这就是我们需要用密度仪测量阳片的Dmax和Dmin数值的原因。


　　无论是照相输出，还是用激光打印机或热敏影像输出机这样的数字化输出设备输出的阳片，Dmax都为图像的最大密度。我们的选择密度仪的时候，希望它能测量的数值越高越好，一般能够达到6.0就很理想了。


　　对于丝网印刷而言，阳片的Dmax应该达到3.0或更高。当Dmax低于3.0的时候，光线在晒版的时候会透过图像区域，使本应该透墨的网版区域的乳剂发生硬化，显影后，精细线画处的精度不良，或者出现锯齿状。对于半色调印刷来说，Dmax不够大还会产生龟纹。


　　Dmin是衡量阳片非图像空白区域的透光能力，它等于阳片／阴片的最小密度。Dmin的理想值是低于0．1。阳片的背景密度过大，将会阻止使乳剂交联的光线通过，最终导致网版曝光不足。正阳片的Dmin为0．06。如果把一个透明胶带贴在阳片上，或者把厚度一样的两张阳片重叠在一起，那么Dmin达到了0．1～0．12。


　　类似特殊胶片这些激光数字化成像的材料，要给予特别的关照。这类材料的关透明性和较高的Dmin会抑制或减缓光量透过非图像区域，结果是曝光不足。这种情况下必须调节曝光时间，在图像细节没有过度曝光时间，在图像细节没有过度曝光的前提下，让光线穿透半透明区域以使乳剂得到交联反应，这样可以补偿这类材料的局限性。如不能增加曝光时间，最好选择Dmin值尽可能低的激光成像材料。


　　激光成像材料的Dmax值取决于激光打印机本身，但很少能够得到3.0的阳片，即使对阳片施加加热或喷涂的后处理也是无济于事。为了得到激光成像阳片的最好效果。应该在激光打印机上测试几种类似成像材料，测量和记录Dmin和Dmax数值，再选择折中量最小的的一种材料。


　　热敏成像阳片的图像区域的颜色通常是一种很明显的黑色，或者是黑里稍带有一点红。也许有人会认为它们的密度不足以用于网版曝光，实际上，不透明度与图像颜色的阻光能力不是同一回事。热成像阳片一般输出的Dmax是较高的，但是，测量它们确切的密度值的唯一办法是用一个透射密度仪测量。


　　不仅数字化成像的阳片容易产生密度不足，而且正色片和照排机输出的胶片也因为处理温度和化学物质处理时间而受到影响。


　　2． 网点大小和网点扩大


　　半色调图像包含着网点，而空白区域包围网点。网点区域所占的百分比叫做网点区域百分比。网点大小在处理过程中可能会发生变化，产生一种情况叫做“网点扩大”，它是原始网点与复制网点的差值。


　　尽管网点扩大在其所有的印刷方式中是一件能够接受的事情，但是在丝网印刷中它是一个大问题。在丝网印刷中，为了预测和补偿网点扩大，工艺过程必一致和控制良好。如果网点扩大控制不力，印刷品的色调范围将减少，在整个图像区域颜不协调，而且还丢失细节。


　　网点扩大出现在生产过程中的三个阶段：胶片处理、制版和印刷。在胶片处理和印刷过程，密度仪就派上用场了。胶片处理用到透射密度仪，印刷用到反射密度仪（见图4、图5），在本文后面将会讨论到这个问题。


　　无论阳片是照相方式产生，还是用数字化技术输出获得,网点百分比发生变化的第一个机会是图像信息从原稿转移到胶片上的时候，输出设备和处理方法的特性影响着网点扩大的程度和胶片的整个网点质量。


　　在照相处理／显影或扩散转移处理中，显影液的新鲜程度不仅影响图像的密度，而且还影响着网点百分比的精确度。在复制原稿中，照相精确性也是一个关键的因素。上述变化因素说明透射密度仪的重要性，用它可以提供胶片网点大小的基本检查。


　　对于数字化输出设备输出的制版阳片,不必关心处理的化学物质或照相精度。但是，要考虑影像输出设备在片子上堆积网点的方式各不相同。激光打印机用着色剂成像，它是可扩散的，在网点的周围形成光环效果。热敏影像输出机利用热量形成图像，热量过多，会导致图像膨胀。用激光打印机输出网印制版阳片的时候不多，但一旦使用务必让墨水尽可能连续地打印在底基上。激光打印机是打印头技术、墨水化学和底基的墨水接受性的综合技术。但无论是哪一种输出设备，输出网点精度会随着打印头使用时间长短而变化。用密度仪测量数字化输出的阳片，测量结果会发现打印头老化产生的变化。

　　



图4 阳片 用透射密度仪测量阳片，以测定胶片处理结束后网点扩大的情况。本图显示的是133线半色调阳片接近50％的网点。


　　



图5 网版曝光中的网点扩大 用反射密度仪测量印刷图像，可以找出制版过程中的问题，尤其发现网点扩大或损失。曝光不足的模版，比曝光过度的模版的开孔大，所以印刷出的网点也大，这就是网点扩大；曝光过度的模版，比正确曝光的模版的开孔小，印出的网点小，这就是网点损失。图中显示的模版是用图4阳片经正确曝光后得到的放大图。

　　反射密度仪的应用


　　从技术角度的正确性看，密度仪是不能实际测量颜色的。为了测量颜色，需要两种仪器：分光光度计和色度计。分光光度计是测量颜色的实际或物理吸收特性（见图6、图7）。而色度计测量颜色就像人眼看到和处理的效果。


　　虽然反射密仪不能测量颜色本身，但反射密度仪提供了精确对比和颜色校正需要的数据。用这种仪器，可以根据定量的读数而不是靠主观视觉来检查印刷品。


　　与透射密度仪相似，反射密度仪也是测量光学密度。用RGB过滤镜把反射到仪器中的光线分解成可见光谱范围的CMYK色，然后把这些颜色成分转换成对数值。一些最新的反射密度仪能够自动读出主色，为了比较而把剩余的三种颜色弱化了。现在的反射密度仪是菜单驱动，能够自动计算颜色反射密度、黑白反射密度、密度差、 网点百分比和网点增大。密度值等于0．00说明投射到样品表面上的光量100％反射了；密度值等1．00说明投射到物体表面的光量有10％反射了。

　　



图6 承印物的物理特性 如果密度仪读数表明印刷图像的网点扩大了，可能不是阳片，制版和印刷不均匀的原因，相反是承印物本身的特性。图6中是在吸收性承印物上印刷，网点增大显著，而且半色调网点不清晰。


　　



图7 非吸收性承印物 在非吸收性的承印物聚碳酸酯上印刷，网点很清晰，且扩大的可能性很小。

　　反射密度仪还可以用来测量印刷品油墨层的墨层厚度。它并不是测量出墨层的实际厚度，而是用它的测量值指示印刷品的不透光程度。在印刷一批印量大的印件时，测量墨层厚度能够保持颜色的一致性。例如在印刷过程中，第100张印刷品的密度仪读数是57％，而第200张印刷品的读数是45％，因为阳片和模版不可能是印刷中问题的根源，显而易见问题出在印刷机上。所以需要检查印刷机的设置和油墨特性。如果印一批印刷品没有任何密度检测，在印刷过程就会发现颜色偏差和类似的变化，在作业印刷过程中坚持测量颜色密度，就能够确保油墨在承印物上的堆积是均匀一致的。如果发现密度读数高或者低了，那么此时油墨堆积层的厚度肯定有变化。


　　记住，反射密度仪不仅可以测量四原色印刷作业，专业印刷作业照测不误。测起来很简单，把印刷作业时用到的样品油墨用密度仪测量一下，在印刷过程中定时测量图像密度，这样可以找到墨层厚度有变经之处。


　　1．色相误差和灰平衡


　　一些反射密度仪还提供了色相（颜色）误差和灰平衡的读数。这些读数作为一种检测依据，可以比较印刷作业中的四原色油墨、专色油墨与打样用到的油墨，或者匹配客户的原稿。


　　用简单的术语来说，一种色相就是一种颜色（例如橙色、紫色和绿色）。说得更具体一点，色相代表了CMYK四原色的组合，色相产生一种具体的灰度或颜色。一旦确定了要检测的基本色（CMYK），就可以用反射密度义仪测量色相是否有任何变化（即色相误差），然后调节阳片来校正误差。


　　灰平衡代表C、M、Y原色油墨含有的其互补色量的多少，即纯净程度。C、M、Y原色油墨中含有的互补色越多，灰度值越高，看起来越灰，原色油墨的外观越“脏”。在理想化的世界，C、M、Y产生的灰平衡值为0。但在现实中，所有的油墨都含有灰度值。密度仪提供的灰平衡数据能帮助你识别出颜色问题，从而对阳片做相应的调节作为补偿。


　　2． 监测网点扩大


　　最后印刷品的印刷网点与阳片和曝光网版上的对应网点相比较，会出现一些变化。因为至少印刷过程中的变化因素与胶片处理，模片处理的变化因素一样多。除了印刷机的设置之外，油墨的流变特性、承印物吸收性和油墨干燥方式（蒸发还是用其它材料固化）等也是导致网点扩大的因素。


　　印刷机的设置也是一个重要的原因。刮墨刀的速度、角度和压力三个因素，在油墨从网版开孔区转移到承印物上时完全控制着油墨的流变性。如果刮墨刀在油墨转移的时候挤碎了油墨颗粒，网点增大达到30％也有可能。


　　图8、图9是网点扩大的实体分析。

　　



图8 半色调加网线数为133线、网点百分比为50％、网点尺寸为125.4μm的阳片。（注意：为了便于解释，图中的半色调采用了方形网点。但椭圆形网点通常更适合于丝网印刷，因为椭圆形网点提供了一种更为平滑的色调变化，尤其在中间调表现得更突出。


　　



图9 用图8中的阳片，在模版上正确曝光的显示结果，模版的开孔尺寸为123.7μm。用这个模版在中等吸收性的承印物上印刷图像时，网点的印刷尺寸为149μm。用这个阳片制版时也会产生曝光不足和曝光过度，模版的开孔尺寸各为124.6μm、120.7μm，印刷网点各为159μm、141μm。

　　虽然曝光正确、不足、过度的模版的开孔尺寸稍微有一点差别，但这个例子说明模版曝光不足和过度时开孔尺寸的差别不是很大。为什么最后的印刷网点尺寸大小会与阳片上的网点相差很多呢？问题的答案在于承印物的吸收性，如果不用密度仪测量，一些总理是发现不了的。


　　通过上面的比较说明两个问题：


　　1．网点扩大的变化程度依赖于外部条件；


　　2．若没有定量的数据，就无法明确地了解网点扩大情况和对扩大做出正确补偿。


　　阳片和网版上网点尺寸发生几个微米的变化也会明显地改变印刷品的颜色，有时可能会让你前功尽弃，只好重新曝光晒版。


　　承印物的吸收性能也是网点增大的原因。看一看图6和图7，比较网点形状和大小，就会看到在吸收性的承印物上网点的锐利度损失且网点扩大了；而网点在非吸收性的承印物（图中是聚碳酸酯）上非常清晰。


　　处理密度仪的数据


　　密度仪自己不会解决出现的问题。必须根据密度仪的数据在胶片输出、制版和印刷时做一些必要的调节工作。


　　密度仪能够提供的最大益处是在对阳片密度变化做出补偿时。对于照相获得的胶片，可以根据密度仪的数据来调节处理过程和化学溶液；对于数字化输出设备，特别是影像输出机，根据密度仪读数来调节输出更为容易。许多影像输出机能够用软件驱动，根据密度仪提供的D_max、Dmin、网点大小、网点扩大等测量值自动调节输出。一些更新式的密度仪甚至具有与流行的RIP软件和色彩管理软件直接接口的功能。


　　在印刷过程中，密度仪读数能够用于识别造成印刷品颜色不一致的印刷因素，包括制版时模版的曝光、油墨问题和印刷机的设置参数等。


　　在丝网印刷中，从一个工序到另一个工序，用密度仪进行测量是质量控制的关键。用一个密度仪，就能得到正确调节过程需要的精确数据，印刷质量均匀一致就水到渠成了！

　（作者单位：武汉测绘科技大学研98－3班，430079）

[时间：2001-03-30  作者：王守鸿  来源：丝网印刷2000-4]