第九章 印刷质量控制的基本原理和方法

第四节 影响印刷质量的主要参数

　　最佳的印刷是使印版上的网点尽可能忠实地传递到纸张上，并得到清晰的印迹，正确地再现原稿的阶调和色彩。印刷中影响印品质量的主要参数有实地密度、网点增大值、相对反差、油墨叠印率等。上述质量参数都和印张上的墨膜厚度有关，因此确定最佳墨层厚度对控制印刷质量有着重要的意义。

一、实地密度

　　实地密度是指印经上网点面积覆盖率为100%，即印张上被墨层完全覆盖的部分，用反射密度计测量其密度，在D_V来表示。根据反射密度的定义：

　　D_V=lg1/R


　　如果R表示墨层对光线的反射率，那么墨层愈厚，吸收的光能量愈多，反射率R愈小，密度D_V愈大；墨层愈薄，吸收的光能量愈少，反射率R愈大，密度D愈小。随着墨层的增厚密度值也增加。

　　实地密度随着墨层的增加，并不是无限增大的。当墨层厚度增加到一定值，再继续增加墨层厚度，实地密度已达到最大值，不再增大。大量的实验表明，各种油墨的实地密度和墨层厚度的关系，都和图9-13所示的曲线相似。


图9-13 实地密度和墨层厚度的关系

　　由于实地密度对墨层厚度的变化率(ｄD_V/ｄδ)随密度的增加而逐渐减小，即随(D_ｍａｘ-D_V)的减小而减小，因此建立的微分方程为

　　dD/dδ=ｋ₀(D_ｍａｘ-D_V)

　　式中，ｋ₀为与纸张性能有关的系数，主要取决于纸张的平滑度。解微分方程得

　　D_V=D_Vmax(1-e^k0δ)

　　油墨的最大实地密度也叫饱和密度，受印刷方式和纸张的制约。一般凹版印刷品密度值最大。例如：报纸凸版印刷为0.90～1.10(黑墨)，平版印刷为1.20～1.70(黑墨)，圆压平凸版印刷为1.40～1.70(黑墨)，凹版印刷为1.10～1.80(黑墨)。

　　表9-2 纸张对最大实地密度的影响(非涂料纸)

纸 张	墨层厚度(μｍ)	颜料浸透距离(μｍ)	表面吸油度(ｓ)	DVｍａｘ
凸版纸	10	53	1	1.18
胶版纸	10	42	9	1.29
新闻纸	10	34	14	1.27
平版印刷包装纸	10	34	14	1.27

　　表9-3 纸张对阳大实地密度的影响(普通胶版纸)

序与	填料(%)	墨层厚度(μｍ)	颜料浸透距离(μｍ)	表面吸油度(ｓ)	DVmax
1	11.5	2.7	15	6	1.03
2	19.0	2.8	13	16	1.03
3	26.5	2.8	15	18	1.04
4	20.5	2.8	14	18	1.05

　　另外，不同类型的纸张以及同一类而含有不同量填料的纸张，墨层厚度虽然相同，但最大实也有区别，如表9-2和表9-3所列。

　　表9-2和表9-3表明，印刷刚完成时，油墨因纸张过滤而发生颜料与连结料分离的状态，即颜料在纸张上的浸透度和纸张的吸油度，直接影响油墨的最大实地密度。

　　另外，各个生产油墨的厂家，因制造油墨的原材料、生产工艺和测量密度时使用的密度计类别及定标不同也有差别，见表9-4。

　　表9-4 最大实地密度

厂家	纸张	油墨
		黄	品红	青	黑
天津油墨厂	铜版纸	1.10～1.05	1.30～1.40	1.45～1.55	1.5～1.70
美国GATF	铜版纸	1.00	1.25	1.32	1.55
瑞士	铜版纸	0.95～1.10	1.20～1.40	1.30～1.40	1.40～1.80
	胶版纸	0.85～0.90	1.10～1.30	1.10～1.30	1.35～1.50
欧洲油墨标准	铜版纸	0.95	1.20	1.30	1.50
	超级压光纸	0.85	1.10	1.20	1.40
	胶版纸	0.80	1.00	1.10	1.30
德国赫尔公司	铜版纸	1.10～1.14	1.35～1.40	1.40～1.50	1.60～1.65

　　从表9-4中可以看到，黄、品红、青、黑油墨的实地密度都有0.3～0.4的差别，这种差别主要是油墨的色相、印刷纸张的不同造成的。例如，柠檬黄的密度一般低于1.0，而中黄的密度大我在1.0以上，铜版纸的密度偏高，胶版纸的密度偏低。所以只有在相同条件下测试的密度值才有比较的意义。

　　我国印刷行业标准推荐的平版印刷品暗调的密度范围见表9-5，凹版印刷品暗调范围见表9-6。

　　表9-5 平版印刷品暗调密度范围

色别	精细印刷品	一般印刷品
黄(Y)	0.85～1.15	0.80～1.10
品红(M)	1.25～1.55	1.15～1.45
青(C)	1.30～1.60	1.25～1.55
墨(BK)	1.40～1.80	1.20～1.60
叠加色	1.50以上	1.30以上

　　表9-6 凹版印刷品暗调密度范围

色别	精细印刷品	一般印刷品
黄(Y)	0.90～1.10	0.85～1.05
品红(M)	1.20～1.50	1.15～1.45
青(C)	1.40～1.70	130～1.60
墨(BK)	1.60～1.90	1.50～1.80

二、网点增大值

　　实地密度只能反映油墨的厚度，不能反映出印刷中网点大小的变化。在打样或印刷过程中，网点适当的增大是正常现象，但是一定要控制以允许的范围内，否则将影响印张的阶调再现性和色彩再现性。

　　网点增大值ZD(即网点扩大值)，是指印刷品某部位的网点覆盖率ED和原版(阴图底片或阳图底片)上相对应的网点覆盖率FF之间的差值。因为网点覆盖率的大小即为阶调值的大小，所以通常把网点增大值也叫阶调增大值，被理解为印刷品某部位的阶调值和原版上相对应的阶调值之差。

　　网点增大值ZD可以用下列公式计算

　　Z_D=F_D-F_F

　　FD可用将Murray-Davis公式经过变换后的Phi公式计算，即

　　F_D=(1-10^-DR)/1-10^-DV

　　上式中DR为印刷品某部位或测控条上被沿部位的网点积分密度，DV为印刷品或测控条上的实地密度值。

　　网点增大值也可以用FOGRA(德国印刷研究所)推荐的方法计算。测定出印刷品上某部位或测控条上的DV和DR值，在图9-14所示的尺上分别找出所测的DV和DR值，两点用直线连接起来，在印刷品网点百分尺上交于一点，此点的数值FD与原版相对应部位的FF的差值，即为网点增大值。图9-14中的FD为52%。


图9-14 FOGRA网点增大值计算法

　　前面已经讨论过网点增大的规律，就方形网点而言，在整个阶调复制中，网点面积的增大和网点边缘的长度成正比。中间调的网点边缘长度相对长，网点增大值最大。

　　不同形状的网点，边缘长度的比是不相同的。网点之间搭角引起阶调跳跃的网点区域也不相同。例如50%的方形网点，其边缘长度最大，网点搭角后四个时连接，网点面积跳跃的部位在50%网点区，如图9-15(a)所示。50%的椭形网点，网点边缘长度相对较短，网点面积跳跃的部位约在35%～65%的网点区，如图9-15(b)所示。50%圆网点搭角网点面积跳跃的部位约在78%网点区，如图9-15(c)所示。无论哪种点形的网点，在亮调和暗调的网点边缘都趋向圆形，因网点扩大引起的阶调变化都较小。


图9-15 不同形状网点引起的网点跳跃部分

　　控制中间调哪个部位的网点增大，有利于印张对原稿阶调的还原，目前还不统一。一种是以印张网点不搭角为原则，控制40%网点区的网点增大值，另一种以对方形网点有利而控制50%网点区的网点增大值，但是在这两个网点区的密度都较低，约在0.25～0.4之间，不容易观察密度的变化，因此用的较少。目前用的最多的是控制75%网点区的网点增大值，此处不一种点形的网点，肯定都搭了角，而且密度值较高，一般在0.7～0.8，密度的变化容易观察鉴别。德国印刷标准中规定75%网点面积区为测试区。日本对75%网点的增大值也做了规定，见表9-7。

　　表9-7 标准网点增大值(日本)

纸张	单张单色机(%)	单张多色机(%)	多色卷筒胶印轮转机(%)
胶版纸	14～18	16～20	18～22
铜版纸	8～12	10～14	12～16

　　我国印刷行业标准推荐的50%网点增大值，见表9-8。

　　表9-8 50%网点增大值

色别	精细印刷品(%)	一般印刷品(%)
黄(Y)	8～20	10～25
品红(M)	8～20	10～25
青(C)	8～20	10～25
黑(BK)	8～25	10～25

三、相对反差

　　相对反差也叫印刷对比度，简称K值，是控制图像阶调的重要参数。测定出印刷品上或测控条上的实地密度Dv和网点积分密度DR，代入下列公式即可计算出K值。

　　K=(D_V-D_R)/D_V

　　或

　　K=1-D_R/D_V

　　利用图9-15所示的相对反差计算尺也可以求出相对反差。测定出Dv和DR值，从Dv轴和DR轴上分别找出Dv和DR值，两值相交于坐标上一点，从轴心过交点连线，并延长交于K弧上的交点的数值即为K值。如实地密度Dv＝1.6，网点密度DR＝1.0时，相对反差为K为0.42。

　　我国印刷行业标准推荐的相对反差K值如表9-9所列。

　　表9-9 相对反差K值

色别	精细印刷品	一般印刷品
黄(Y)	0.25～0.35	0.20～0.30
品红(M)	0.35～0.45	0.30～0.40
青(C)	0.35～0.45	030～0.40
黑(BK)	0.35～0.50	0.30～0.45

图9-16 相对反差计算尺

　　K值在0～1之间变化，K值愈大，说明网点密度与实地密度之比越小，网点增大值也越小，影响K值的因素很多，例如纸张、墨层厚度等。


图9-17 K-Dv关系曲线

　　图9-17的K-Dv关系曲线，是用晒有75%网点和100%网点区段的PS版，在打样机上改变印版供墨量，采用天津8字头四色胶印油墨进行印刷，然后测定印张网点区的干密度，计算K值后，绘制的相对反差一实地密度曲线。曲线表明，黑、品红、青、黄的K值随最大实地密度顺次减小而减小。铜版纸的K值比较版纸的K值大。


图9-18 相对反差与墨层厚度的关系曲线

　　图9-19是相对反差与油墨厚度的关系曲线。墨层厚度为δ0时。供墨量合适，K值最大；当墨层厚度δ＜δ0时，网点虽然不增大，但墨量不足，网点不饱满，实地不够实，K值小；当墨层厚度δ＞δ0时，墨量过大，网点增大十分严重，K值下降。

　　在稳定的印刷压力和良好的印刷作业条件下，K值最大时，网点增大值最小，此时印张上的墨层厚度达到最佳值。

四、最佳墨层厚度的确定

　　实地密度、网点增大值、相对反差影响印刷质量的主要参数，它们都和墨层厚度有关。

　　墨层厚度是指附着在纸张表面上的墨层，在与纸张垂直方向上的平均厚度。印张上的墨层太薄，墨色浅淡且不能均匀地覆盖纸面；墨层太厚，印张上的实地密度达到油墨的最大实地密度后，质量不仅不能提高，反而造成网点严重增大，引起糊版或层次并级等印刷故障。因此，在油墨转移过程中，要确定最佳墨层厚度并进行控制。一方面使印张上的墨色饱满，另一方面使网点增大值最小，实现层次的最佳还原，并使批量印刷品的质量稳定。

　　分析图9-17的K-Dv曲线，发现在印刷条件、网点线数确定的条件，K值是实地密度的Dv单值函数，K值最大时所对应的实地密度是印张上最佳实地密度。

　　分析图9-18的Dv-δ曲线，发现在印刷条件恒定情况下，实地密度是墨层厚度的单值函数，

　　即D＝ｆ(δ)。

　　根据K、Dv、δ之间的关系，以实地密度做中介，按下列步骤确定最佳墨层厚度。

　　1.用K值确定最佳实地密度。把带有75%网点区段和实地区段的测试条，晒制到PS版上，用正式印刷的纸张和油墨，从少到多改变印版供墨量，在印刷机上(或打样机)上进行印刷，然后用密度计测量印张75%网点区段和实地区段的密度，计算K值，找出K值最大时对应的实地密度。

　　2.测定墨层厚度和实地密度。在恒温恒湿的条件下，先称量纸张的重量，再用实地PS印版，在印刷机或打样机上，改变供墨量进行印刷，然后称量各个印张的重量并测量各个印张的实地密度，计算出转移到各纸张上的油墨量，换算成墨层厚度。

　　3?利用K、DV、δ之间的关系，确定最佳墨层厚度。将测定的K、DV、δ绘制成循环图，用K值最大时的实地密度确定最佳墨膜厚度。图9-19所示的循环图，是用天津GK 8233亮光深红油墨，日本产的128 ｇ/ｍ2铜版纸，在打样机上进行印刷，所测定的K、DV、δ数据绘制的。得到的最佳墨膜厚度是0.89μｍ。


图9-19 K、D、δ循环图

五、油墨叠印率

　　影响印刷质量的第四个主要参数是油墨叠印率，它和印刷顺序有密切的关系。当油墨印在白纸上，或者叠在已经印有油墨并且快要干燥的墨膜上时(干式叠印或湿叠干)，或者两色、四色油墨湿压湿叠印时，其印刷质量均有不同。例如，将品红色油墨印到青色上，而且遮盖力是均匀的，并且色彩位于正确的坐标上，则认为叠印率高；如果叠印率低，则不有获得所要求的色相。如果色彩再现的范围缩小了，色彩的某些浓淡阶调也不能复制出来，如图9-20所示。


图9-20 色彩再现范围的缩小

　　在实际的印刷过程中，不同的叠印顺序对叠印率影响很大，因而造成色彩还原的差异。例如，尽管品红印版和青印版上的着墨量是相同的，而且只印一色时，在纸张睥墨膜厚度也相等，但是，把两种油墨叠印在一起时，所印刷的第二色油墨不能被第一色油墨很好的接纳，因此，两色叠印形成蓝色时，如果叠印顺序是青→品红，合成的蓝色就会偏红；如果叠印顺序是品红→青，合砀蓝色就偏蓝。

　　为了尽可能的消除套印时，印刷顺序对印刷质量的影响，打样的顺序和印刷作业时的顺序，应采用标准化的套印顺序进行印刷。

[时间：2001-07-09  作者：冯瑞乾  来源：《印刷原理及工艺》·第九章 印刷质量控制的基本原理和方法]