第四节 实地密度

一、实地部位的物理性质

　　1．决定实地部位密度值的因素。印刷品的质量可以用阶调再现、色彩再现、清晰度、分辨力、均匀性、光泽等质量参数进行评价，其中阶调再现和色彩再现可分别用尤尔·尼尔森公式和纽介堡方程表示。实地部位的密度和色彩与网点覆盖率共同构成影响图像再现质量的主要因素。实地部位的密度越高，在单色印刷中阶调范围越宽，在彩色印刷中色彩再现的范围越宽。

　　印刷品的均匀性可以根据实地部位油墨附着的均匀性进行评价。

　　所谓实地部位的墨层厚度通常指的是平均墨层厚度，但实际上实地部位的油墨在纸上不是平均附着的，如果对实地部位进行显微观察，可以看到，在着墨层中还残留有白纸部分。

　　根据实地部位的测定，可以求出印刷品的阶调再现、色彩再现和均匀性等，而用显微密度计对实地部位和非图文部位进行测定可以了解印刷品的空间频率特性，并可以据此对印刷品的质量状况作出客观的评价。不管是优质印刷品还是劣质印刷品，油墨在同一张纸上的附着状况可以做到大致相同，之所以在质量上产生差别跟网点再现的优劣和油墨在纸上的附着情况密切相关，油墨在纸张上的平均附着情况和是否有本着墨的白纸部分会造成印品质量上的差异。网点的油墨附着情况和实地的油墨附着情况是否相同虽不能判断，但两者之间存在着一定关系，得知这种关系后，实地的空间性质对印品阶调再现的影响也就明确了。

　　实地部位的状态是由以下三个因素确定的：纸张被油墨层遮盖的程度，为了避免与网点覆盖率相混淆，这儿把纸张被油墨层覆盖的程度称为实地覆盖率；第二个因素是纸上的平均墨层厚度；第三个因素是油墨层的表面状态。

　　如果对实地部位仔细进行观察，可以发现纸张并不是被油墨全部覆盖，而是残留着白纸部分。当把被油墨覆盖的部分看作图文部分、把未被油墨覆盖的部分看作非图文部分时，玛瑞－戴维斯公式会出现不适用的情况。

　　纸张的平滑度越高、油墨给墨量越大，油墨覆盖率就越大。如果对实地部位的墨层厚度进行显微观察就会发现，在不同的部位，墨层厚度有所不同。因此，应当计算墨层厚度的平均值，探讨平均墨层厚度与密度的关系。

　　印刷后墨层的表面状态对密度的影响前面己经讲到过。粗糙的墨层表面，入射光在表面引起漫反射，使密度降低；如果表面是平滑的，表面反射的光成为镜面反射，反射的光不能进入人的眼睛或密度计，因而使密度变高。油墨表面的平滑度受纸张表面平滑度的影响，如果印在铜版纸那样平滑的纸上，墨层表面就比较平滑，如果印在粗糙表面，墨层表面就比较粗糙。

　　墨层的第一表面反射量约为3％～4％，如果墨层表面产生漫反射，那么最高密度超不过1．4，粗面纸张印刷的墨层就是这种情况。

　　由以上叙述可知，决定实地部位密度值的因素是：实地覆盖率、油墨层的平均厚度和油墨层的表面状态。用密度计测得的实地密度是这三种因素的综合效果。

　　采用加偏振滤光片的密度计显示的密度值不包含因墨层表面粗糙产生的漫反射成分，可以把这样测量的密度称为偏光密度。偏光密度值比普通密度计测得的值要大，通过这两种密度计对同一实地面的测量，可以考察墨层表面状况对密度值的影响程度。反之，也可以根据测量值之间的差异情况，判断实地墨层的表面状况。

　　考察实地覆盖率可以用网点覆盖率计，这是采用图像处理手段，设定墨层的灰度阈值，把实地面进行二值化处理，从而算出着墨与不着墨部位的比例关系，借此考察实地覆盖率对实地密度的影响。

　　2．拱墨量和实地密度之间的夫系。图4－14表示供墨量和实地密度的关系。实地密度是用一般密度计测得的，所以是实地面积比、墨层平均厚度、墨层表面状态等的综合性影响的结果。



图4－14

　　将表4－3和图4－14进行比较可知，纸张表面的平滑度越高，密度上升的越

　　表4－3不同类型纸张的表面性质快，达到饱和密度值越早，换言之，在较少油墨量的情况下达到饱和。纸张平滑度越高，纸和油墨的接触面积就越大，实地覆盖率也就越大。铜版纸的实地密度比胶版纸、新闻纸大，可以认为是由于铜版纸的实地覆盖率大的缘故。

　　表4－3 不同类型纸张的表面性质

粗糙度	铜版纸	不含木浆的纸	木浆纸
最大值（μm）	12.0	27.5	35.7
均方差(μm）	2.0	3.6	5.3
平均值（μm）	6.5	11.2	18.2
别克数	22	117	122

　　3．纸上的墨量与偏光实地密度之间的关系。图4－15表示墨量与偏光密度的关系，比较一下图4－14和图4－15可知，两图具有相同的倾向，但实地密度值是有差别的。偏光实地密度比一般实地密度值高，这是因为偏振滤光片把表面粗糙所引起的漫反射光滤去了，这部分光没有进入密度计的传感器，所以测得的密度值变高。即使表面平滑度高的铜版纸，其实纸面上的粗糙度也存在着漫反射。必须注意：实地密度值越高，漫反射的影响越大，对于铜板纸来说，当实地密度值在3．00左右时，表面漫反射量为0．1％。



图4－15

　　质量稍差一些的纸，当实地密度为2．00时，表面没反射量就达到1％，这说明在质量较差的纸上墨层表面是粗糙的。

　　在实地密度值较低的范围内，偏光实地密度与普通实地密度一致，在实地密度值较高的范围内表现出差异。这说明墨层表面状态对实地密度的影响表现在实地密度高的范围内。

　　如果拿非木浆纸和木浆纸比较，在实地密度高的范围内，木浆纸的实地偏光密度超过了非木浆纸，而在图4－14中，这两种纸的饱和密度是相等的。偏光实地密度在高密度区变得不等，说明在表面状态相同的情况下，实地覆盖率和平均墨层厚度是不同的。从下面将要讲到的图4－16可以看到，在较高实地密度范围内，木浆纸的实地覆盖率比非木浆纸要高。从图4－16可以看到，木浆纸的实地覆盖率在高密度范围比非木浆纸高，那么为什么用普通密度计测量时，在高密度值区（图4－16）其实地密度值民非木浆纸相比却变小呢？这是由于木浆纸表面平滑度差一些，所以压低了普通实地密度值。



图4－16

　　用偏光密度计测得的实地密度值，排除了表面状态的影响，所以用偏光密度计分析实地密度可以表现出实地覆盖率和墨层厚度的影响。

　　4．墨量与实地覆盖率的关系。图4－16表达了纸上油墨量与实地覆盖率的关系。印刷中，即使增加纸上的油墨量，油墨也不会把纸面100％地覆盖，通过显微镜观察可以验证这一点。实地覆盖率随着纸上的油墨量增加而增加，但当达到某个实地覆盖率时，就不再继续增加，所以把这个实地覆盖率称为饱和实地覆盖率。由图4－16可知，铜版纸的饱和实地覆盖率最高，非木浆纸最低，木浆纸处于中间状态。

　　图4－15表达的情况已排除了表面平滑度的影响，偏光密度的饱和值由大到小也是按铜版纸、木浆纸、非木浆纸排序。排除表面状态影响之后，实地覆盖率对实地密度的影响大，墨层平均厚度的影响小。

　　比较图4－15和4－16，实地覆盖率在较小的墨量时就达到了饱和，而偏光饱和实地密度在较大的墨量下才达到。这可以说明：在纸上油墨量小的范围内，实地密度的增加主要是由实地覆盖率增加造成的；当实地覆盖率达到饱和时，密度还继续上升，则是由于墨层的平均厚度增加造成的；随着墨量的增加实地密度也达到饱和，这是因为平均墨层厚度增加也是有限制的。

　　实地覆盖率达到饱和时的油墨量，按由小到大排列的顺序是铜版纸、胶版纸、新闻纸。这跟纸张平滑度的顺序相同，纸张表面越粗糙，遮盖纸面所需要的油墨就越多。

　　新闻纸的饱和实地覆盖率比胶版纸的饱和实地覆盖率大，则是由于纸的吸墨性等原因造成的。

　　5．纸上墨量与光泽度的关系。光泽度表示墨层的表面状态。图4－17表示纸上油墨量与墨层表面光泽度的关系。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。



图4－17



图4－18

　　6．纸上的墨量与显微密度。用显微密度计测量实地部位，以一定的间隔取密度读数10个，求出其平均值和标准偏差，在一系列测量之后，做出显微密度的平均值与实地偏差的关系图（图4－18）。这个图是根据胶版纸的测量值做出的，跟图4－14中的一般实地密度和图4－15中的偏光实地密度比较，显微实地密度值要小一些。这是由于显微密度计的光学系统与一般密度计不同造成的，但从曲线比较可以看出，纸上墨量与显微密度的关系也是对数曲线形式，这与一般密度是相同的。

　　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。正像图中所显示的，在纸上油墨量小的范围内，实地密度的上升速度与实地覆盖率的上升速度是相应的。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。

　　总之，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。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。

二、最佳实地密度与相对反差

　　在对印刷图像质量及质量测控技术的研究中，德国印刷研究协会（FOGRA）提出用相对反差，即K值作为控制实地密度和网点增大的技术参数。印对反自复用如下公式描述的：

　　K＝D_s-D_t/D_s＝1－D_t/D_s

　　这个公式反映了印刷实地密度与网点增大之间的内在联系。

　　在印刷中总希望印刷色彩饱和鲜明，这就必须印足墨量，但是墨量不允许无限制地增加。当油墨量达到10μm厚度时，油墨即达到他和实地密度，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。网点的积分密度提高，使图像的视觉反差降低，这样的物理过程可以用上面计算K值的公式量化描述。该式反映了实地密度和网点密度之间在实地密度变化过程中所产生的反差效果。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，从数据规律看，应以相对反差（K值）最大时的实地密度值作为最佳实地密度。

　　K值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。

　　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，这是因为：

　　①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。在生产中，应首先测定K值，然后制订车间应控制的实地密度值，这才是具体印刷条件下符合数据化生产需要的实地密度值。

　　②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。

　　印刷时的最高K值及有关色偏、带灰和色效率的测定数据反馈给分色工序作为制订中性灰平衡及三原色版网点分配时的信息依据。但最高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，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。对于这种矛盾的情况，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：其一，印刷的色密度反差和色相纯度的还原范围不够合理；其二，依照该实地密度制订的三原色版的中性项平衡会在印刷网点转移中遭到破坏；其三，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；其四，三原色版网点转移时的K值下降会导致暗调层次的损失。因此，在最高K值下的实地密度值，不仅反映了网点最合理的增大率和最佳转移，同时亦反映了该油墨在具体印刷转移条件下的最合理的显色效率。

　　③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。在一定的印刷转移条件下，经测定制订出合理的K值和实地密度数据作为控制印刷图像质量的依据。一旦出现印样达到实地密度而K值降低时，那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；而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，那就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

　　1．根据实地密度控制油墨量。网点印刷图像的色调再现，是借助于网点覆盖率的变化体现出来的，但就印刷工艺变量而言，印刷压力的变化和转移到纸上的油墨量是诸多变量中影响网点密度和网点覆盖率变化的首要因素。印刷压力和供墨量（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。一般情况下，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，而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。所以在印刷过程中，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。常用的方法是在纸张的叼口或拖梢部位印刷实地色块作为测标，每隔10cm左右循环一次。实地密度的标准数据因所用的纸张。油墨及有关印刷条件不同而不同，一般参数数据是：黄墨0.90～1.10、品红墨1.30～1.60、青墨1.50～2.00，公差范围也因质量要求不同而不同，通常取±0.05。打样的实地密度值一般比印刷稍高一些，这是由于打样的网点增大程度比印刷要小。

　　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。譬如用相同的油墨量印刷胶版纸和铜版纸，由于纸张的表面特性不同，在铜版纸上测得的密度值较高。即使是同一张纸，刚印刷出来的样张密度较高，而经过数小时后的样张，随着油墨的干燥平滑度降低，密度值就会下降。这种在墨层干燥后测得的低密度通常称为“干退密度”，由于墨层干燥前后密度值不同，印刷图像呈现的色调值也不同。生产中应当注意这种现象，如作为印刷时的标准样张（打样样张），其上的油墨层已经干燥，反射密度已经降低。如果按照干燥样张的墨色调节印刷样张的墨色，待印张干燥后，就很难与标准样的色调一样。故一般都使印刷样张的墨色稍比标准样张深，但究竟深多少没有定量标准，这就是印刷样与标准样在色调上产生差异的原因之一。解决的办法是采用数据化控制，在打样时，测定刚印下来的各色密度值，在印刷时，参照这些密度值来印刷，就能使两者的墨色接近一致。为了使干湿墨层的反射密度值是可以比较的，应当采用装有偏振滤光片的密度计。

　　2．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4－19所示。



图4－19

　　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：

　　D＝D_∞（1－e^－mw） （4－7）

　　式中：D——实地密度；

　　D_∞——墨层厚度为无穷大时的反射密度值；

　　w——墨量（g／m²），

　　m——常数。

　　式中的m值随着印刷压力的增加而增加，跟印刷速度无关；D_∞随着印刷压力的增加而增加，随着印刷速度的增加而减小，尤其在印刷压力较低的情况下是这样。D_∞和m可用回归方法求出。

　　另一个由Uornerup创造的经验公式往往不被人们所注意。

　　R₀-R_∞/R-R_∞＝1＋（K′W）^n″ （4－8）

　　式中： R₀——纸张的反射率；

　　R_∞——墨层厚度为无穷大时的反射率；

　　R——印刷墨层的反射率；

　　K′，n″——常数；

　　W——印刷墨量，g／m²。

　　为了改进数值拟合精度，必须把W限制在1～4g／m²，R_∞通过测量一些厚墨层得到，而不把它当作回归系数去求，n″取决于油墨颜料的性质，K′是颜料特性及其浓度的函数。

　　应当注意，在测量厚墨层决定R_∞时，特别是在未干燥墨层的情况下，墨层表面的镜面光泽会导致一个较低的密度数值。

　　Calabro和Savagnone发表了如下经验公式：

　　（1／D）＝（n′／W）^h十b′ （4－9）

　　式中：n′， h——常数；

　　b′——常数＝1／D_∞。

　　公式中的D_∞可以用计算的方法或通过测量一些厚墨层得到。这个公式对供墨范围很宽或密度变化范围很宽的情况非常适用。在印刷报纸的情况下h＝1。根据回归分析得知，参数n′主要与纸张性质有关，油墨性质对h多少有些影响，b′跟纸张和油墨特性无关。

　　还有一个对报纸印刷比较有用的公式：

　　1－（R／R₀）＝a₀＋a₁（1／W） （4－10）

　　式中：a0，a1——常数。

四、墨层厚度和反射密度的关系

　　均匀且无空白地印刷出来的表面颜色密度称为实地密度，墨层厚度和实地密度之间存在着密切的关系。墨层的吸收特性取决于色相、墨层厚度、油墨中颜料的特性和浓度。因为印刷所用的三原色油墨的色相是标准化的，颜料的浓度已由它的结构特性所确定，所以只有墨层的厚度是受操作者影响的变量。图4－20表示墨层厚度和实地密度的关系，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。

　　但从某一个墨层厚度开始，即使继续增加墨层厚度，油墨密度也不再提高，而总是反射一定量的光，故一个无穷大的密度值是不存在的。

　　图4－20是表示胶印中四色油墨的墨层厚度和对应的实地密度的关系。图中两根垂直虚线之间的墨层厚度，即0．7～1．1μm是胶印常用的墨层厚度，该图还表明密度曲线不是直线，当墨层厚度很高时，密度开始变平，但对胶印来说不再是适宜的。



图4－20

　　采用密度测量方法可以使印刷与打样之间的质量匹配建立在客观的基础之上，尤其是在印刷过程中采用定时测量手段可以保持色差在规定的公差范围内，这比单纯用视觉控制方法要好得多。在过程控制中，测量方法的精度通常比绝对色度值的准确性更有意义，因为生产中关心的是相对于标准印张所产生的色差。表4－4列出的数据表明根据不同测量方法计算出测量精度的标准偏差，表中NBS（National Bureau of Standards）单位是色差的一个度量，在理想比较条件下，眼睛恰可觉察色差约为0．3。

　　表4－4

方法	标准偏差（NBS）		匹配效果
	密度单位	色差单位
密度计和控制条	0.01	0.3	良好
眼睛和控制条	0.03	0.9	尚好
眼睛和标准印张	0.10	3.0	较差
眼睛加记忆	0.23	7.0	差

　　引起反射密度发生变化的原因之一是墨层厚度的变化，为了建立墨层厚度变化与实地密度D_s变化之间的关系式需要建立墨层厚度与D_s之间的标定曲线，这对纸和油墨的每种组合都是需要的，但精确地产生这样的曲线是十分困难的，在墨层较薄的情况下更为困难。但我们可以用合成的方法合成一条曲线，近似地表达当D_s变化一个给定值时，透明墨层应当改变的百分数。产生这种曲线的方法如下：准备一组密度依次渐增的中性滤色片或中性透射胶片，测量其透射密度D_t，然后把它们粘贴在一张印刷用的纸上，粘贴务必在最佳接触状态下，然后用一台加偏振滤色片的密度计测量每个粘贴块的反射密度D_s，注意要在读数中修正因粘贴剂带来的影响，然后把每个D_t值及其对应的D_s值标绘在直角坐标图上（见图4－21）。45°虚线表示一种理想的情况，即入射的光首先通过薄膜到达纸面，然后又通过薄膜反射回来。实线则表示实际的读数，它离开了45°线，这是由于有一些光被纸张吸收了，还有一些光扩散到胶片内部。要是用一个非偏振化的密度计，情况则如另一实线所示。这是由于薄膜上表面反射的一部分光（大约0.5％）进入密度计使密度值降低，D_s的极限值只能达到2.3左右。当表面的光泽度减小时，D_s的极限值减小；对于一个理想扩散表面来说，极限密度约为1.5，对于非偏振密度计来说，曲线肩部的密度都比较高，跟我们现在研究的问题无关，我们现在要研究的问题是寻找墨层厚度和D_s之间的一般关系。



图4-21

　　如果各个薄膜块的厚度是相同的，那么根据比尔（Beer）定律，D_t与薄膜中的颜料浓度成正比关系。然而，我们同样可以假定颜料浓度是常量而薄膜厚度是变量，在这个假定之下，根据布克（Bouquer）定律，D_t是与薄膜厚度成正比的，事实上，这种关系只在曲线的直线部分才能保持。但由于我们感兴趣的是从0.6到1.70这个区间之间的密度，所以这个曲线能够满足目前的需要。

　　这个曲线的主要用途在于建立这样的关系：当给定D_s一个增量ΔD_s时，墨层厚度改变的百分比。例如在表4－4中，第三种方法的精度是0.10密度单位，如果标准D_s是1.30，那么这相当于墨层厚度变化多少呢？为了确定这个量值，我们可以在图中的粗实线上找出与D_s＝1．30和D_s＝1．40对应的两点，它们分别与D_t＝0．48和D_t＝0．53对应，因为1．30是标准值，所以把它对应的0．48整规化为1，然后乘以100，化为百分数，再以同样的方法将0．53整规化并换算成百分数（0．53除以0．48，再乘以100）可得数值110％，这就是说，当D_s＝1．40时，墨层厚度增大10％。

　　若不从曲线得到D_t，我们还可根据奥特（Ohat）的建议，在曲线的直线部分（D_s＞0．50）根据下面的公式导出D_t：

　　D_t＝0．45D_R－0．1

　　可以用合成曲线评价莫勒（Maurer）的建议，莫勒认为在彩色胶印中可以用较薄的墨层印刷，这样可以节约油墨和提高印刷质量。莫勒用实际样本证实，淡而柔和的色彩可以用较薄的墨层和较大的网点面积印刷，彩用这种方法决不会丢失中调和暗调的质量。莫勒在一个例子中把黄墨的实地密度从1．20减少到0．75，把品红实地密度从1．30减少到1．00，根据曲线，这将把黄墨层减少到54％，把品红墨层减少到72％。为了在较低的墨层厚度情况下满足灰平衡的需要，需要把网点面积增加40％～50％（取决于调值大小），这将最大限度地节约油墨。较薄的墨层对油墨干燥、防止背面粘脏和实施底色去除工艺都有好处。例如：如果减小黄和品红墨层的厚度（通常不减小青和油墨层的厚度），那么印张上的总墨层厚度会降低20％，如表4－5所示。

　　表4－5 墨层厚度降低百分数

油墨	通常情况	薄墨层的情况
黑	100	100
青	100	100
黄	100	54
品红	100	72
合计	400％	326％

　　降低总墨层厚度可降低卷筒纸印刷机的干燥温度，降低单张纸印刷机的喷粉量。

五、胶印墨层厚度的测量

　　本节讲述一种测量纸上墨层厚度的方法。首先用一块印版印刷1000～5000张样本，印版上的图像面积是难确的已知数，由此可以计算出被印刷油墨的总面积，然后测量印刷中消耗油墨的重量，这样就可以计算出墨层厚度，用每平方米印刷的油墨克重数表示，详细步骤如下：

　　①进行试运转印刷直到达到既定的实地密度，并保证纸定方向密度均匀，误差在±0．05之内，这相当于墨层厚度大约有±6％的变化（在铜版纸上印刷的情况）。

　　②停止印刷机运转，把计数器调到0，除掉墨斗中的余墨，注意别打开墨斗。

　　③称量一定重量的油墨加进墨斗，称出的油墨应比需要量多10～20％。

　　④启动印刷机，以正常的间隔抽样并将样本编号。抽样数至少10张，最好20张。

　　⑤印足数后停下印刷机，记录计数器上显示的印数。

　　⑥除去并称量墨斗中的余墨，算出油墨消耗量。

　　⑦根据测量和记录的每个样本的平均实地密度检查印刷机运转的稳定性，然后分析这些读数并计算它们的平均值及标准偏差，如果标准偏差不大于0．02～0．03密度单位，则印刷机的运转是处在稳态，从印刷过程中获得的样本数据是可靠的。

　　⑧用下列公式计算该次印刷的平均墨层厚度：

　　墨层厚度（g/m²）＝油墨消耗量（g）/每印的图像面积（m²）×印数

　　上述方法虽然简单明了，但必须预防许多潜在的误差因素才能得到精确的结果，经验指出，主要的误差来源有四个方面，即必须满足四方面的要求：

　　①已知图像面积是精确的。虽然这一要求的必要性是显而易见的，但若不注意选择印版，实现这个要求是困难的，甚至是不可能的。这是因为印版图像的面积难以精确测量，即使用印版扫描器测量也是如此，因为许多印版扫描器扫描文字和小网点如10％或更小的网点是不可靠的。因此建议测试印版的图像面应当主要由实地和简单的几何图形组成，即应当有用手工测量和计算容易确定的面积，当然也应当有一些网点块或测试块，以便使印刷工人能够确保输水量合适和网点增大正常。

　　②足够的印刷长度。印刷长度必须足够，以便使消耗的油墨量大得足以进行精确的测量。还必须考虑一些引起测量误差的因素。

　　引起偏差的第一个可能的来源是贮存在输墨辊子系统中的墨量，因为这个量的任何变化都会使测得的油墨消耗量发生改变，而贮存在辊子系统中的油墨量与油墨的消耗量有很大关系。所以消耗的油墨量最好是多于辊系贮存量的10倍，在任何情况下贮存在辊系中的油墨量决定了最小的印刷长度。需要的压印数取决于印版的油墨覆盖率，印版油墨覆盖面积相对较大时（33％），可采用1000印数，印版油墨覆盖率相对较小时（8％），可采用5000印数。为了减少印数，最好采用图像覆盖面大的印版，因为这可以减少印刷机的响应时间。

　　③墨斗内的装墨量。要考虑的第三个问题是在印刷前装入墨斗的墨量，它不应当太多地超过要消耗的墨量。这有两个原因：第一，这将提高称重的精度；第二，印刷完毕时，若墨斗中剩余墨量较少，会减少因可能的乳化效应造成的潜在误差。为此我们事先确定油墨消耗量。有两种方法：作一次试运转或假定一个墨层厚度进行计算，当用第二种方法时，被测值可作为选择假定值的指南使用（对于一组给定的条件而定）。

　　④考虑印刷密度。为了获得可靠结果的第四个条件是：印刷机的运转状态必须是稳定的，验证的标准是在印刷过程中能得到相对稳定的印刷密度，与此有关的一个关键参数是印刷机的设计和状态。印刷机应当调节合适，最好具有新型的润湿系统，以保证迅速达到稳定状态。

　　为了分析影响印刷墨层厚度的因素进行过一系列的实验。实验是在海德堡GTO印刷机上进行的，实验只改变润湿液的组成，重复实验5次，实验得知实地密度的平均值为1．44，标准偏差为±0．03，墨层厚度的平均值为0．97g／m²，标准偏差为0．02g／m²，有意思的是不管用放大镜观察还是用分光光度计测量反射率，纸上的油墨覆盖都未发现差异，仅仅在网点增大方面看到一些变化。这个实验证明了印刷机油墨调节的一致性和这种方法的可重复性。

　　另外三组实验是在彩报机上用黑油墨进行的。这组数据显示增加输水率会影响印刷密度，前两个实验是采用连续供水系统，后者是采用喷雾输水装置。从图4－22可以看到，即使不改变供墨量，印刷的墨层厚度和实地密度也将明显减小。

　　在另一个实验中，输水和输墨协同调节使实地密度达到0.95，然后把输水参数调大（1.9），接着重调输墨使实地密度恢复到0.95，由图4－22可以看到，为了达到相同的实地度，后者多消耗油墨10％。



图4－22



图4－23

　　在前述三组实验中，用四种不同等级的纸张获得了22个数据点，是用同一个密度计进行测量的，印刷油墨都是标准品红。

　　实验在IGT印刷适性实验机上进行，对不同等级的纸张和油墨的组合找出在干燥状态下密度和墨层厚度数据，每组由15～20个测量数据组成。人们发现这些数据可以用最小二乘法拟合托勒纳尔（Tollenaar）曲线。图4-23表示一个数据组的拟合曲线，测量点和曲线间的均方根偏差仅0．01密度单位。下面的几个图是将在印刷适性试验机（干印刷）和印刷机上（湿印刷）得到的数据进行比较。为避免过多的数据点造成混乱，于印数据以最优拟合曲线的形式表达。



图4－24



图4－25

　　为了识别水河油墨覆盖的影响，用相同油墨和纸进行干印和湿印。图4－24～图4－27四个图呈现两个突出的特点，第一，图4－25和图4－27这两个图很好地表明了干湿印刷曲线的一致性，在报纸印刷的情况下，这种一致性给人以特别突出的印象，因为干印数据是来源于两个不同印刷机的印品。第二个特点是：图4－24和图4－26恰恰显示出相反的论据，干和湿曲线出现偏移，这个偏移是由于系统误差造成的，这是正常的。由此可以得出结论：标准供水根本不会明显影响一个给定墨层厚度的密度；另一个结论是：在既定的印刷机调节状态下，传递到纸上的墨量跟纸的等级或性质无关。



图4－26



图4－27

　　综上所述，可以归纳如下几点：

　　①印刷墨层的厚度对于在单张纸胶印机上印刷的涂料纸来说大约是1．0g／m2，在报纸上印刷的墨层和用在卷筒纸胶印机上印刷的涂料纸来说稍许大一点，用电子显微镜测量也能得到相同的结果。

　　②超过上列墨层厚度范围时，实地密度与墨层厚度关系曲线可以用下边的托勒纳尔公式拟合，拟合误差很小。

　　D＝D_∞（1－e^-mt）

　　式中：D——实地密度

　　t——墨层厚度

　　D_∞，m——常数

　　③在正常印刷条件下，即在用水量恰到好处的情况下，平印使用的水对实地密度与墨层厚度关系曲线根本没有明显影响。

　　④在既定的印刷机调节状态下，印刷墨层厚度跟纸张性质无关。

　　⑤纸张对实地密度与墨层厚度关系曲线有明显的影响。

　　⑥过量输水对印刷的影响很大，它将使实地密度急剧减少，如要恢复到原来的密度，就得增加墨层厚度。

　　上述公式实际是公式（4－8）的一种特例，当在报纸上印刷黑墨、供墨量大于1g／m²或反射率比（R／R₀）小于0．35时，这个公式是适宜的。

　　不管哪一个经验公式，纸张的粗糙度和印刷压力都是影响公式中系数值的最主要的参数。有些情况下影响不大，如在一定条件下印刷压光纸和墨量小于1g／m²的情况。

六、单、双色印刷机墨层厚度的确定

　　印刷墨量的多少直接影响印刷反差和网点增大，决定正确墨层厚度的重要一步就是在满足彩色饱和度的前提下决定恰当的网点增大量。三原色油墨的墨层厚度影响色彩平衡，决定什么是最佳墨层厚度是一个复杂的过程。

　　品红油墨通常有相当大的网点增大，正是品红油墨密度决定了全部三个油墨的输墨量。印刷实践中，应先调节品红油墨，使它以大约80％的密度水平印刷（用普通宽带密度计测量时），青墨通常调节到类似品红密度，所有三原色油墨密度都是通过补色滤色片测得的。

　　在单色印刷机上印刷的情况与四色有所不同，可先印青墨，然后印黄墨，通过调节黄墨得到理想的绿。品红在第三色印刷，用视觉检查色彩平衡并调节品红油墨的实地密度去控制红色和肉色色调，青—→黄—→品红印刷色序能以最大的概率给出最好的色彩控制。

　　双色印刷机通常在第一次走纸中印刷黄墨和黑墨，第二次走纸印刷青墨和品红墨，这种色序能够得到最好的控制，可以观察图像的视觉效应并加以调节，就能满足质量要求。

　　在多色印刷中，品红油墨的墨层厚度对色相的影响比其它两色油墨的影响大，实地油墨对暗调的影响比亮凋大得多，这说明分色片上具有正确亮调网点覆盖率的重要性。在印刷机上不能对分色片上不正确的亮调网点覆盖率进行补偿。

　　实现色彩平衡时的正确墨量，可以通过检查印刷的三色网点的灰平衡块进行鉴别。为了在实地油墨密度平衡时能够得到中性灰，可以按以前所述的方法将一个灰梯尺分色加网，印刷时，用它进行灰平衡控制和判断输墨的稳定性。还可以在这三色构成的灰梯尺旁边印一个黑墨印刷的灰梯尺，在5000K照明下直接用视觉进行比较。但判断灰色时，不能相信眼睛，这是容易出错的。

　　对于印刷机和每种纸张来说，只要墨层厚度和三色平衡得到优化，就可以把这时的油墨密度作为基准值使用。但为了使印刷与打样匹配或为了对不那么理想的分色片进行补偿，也许得对这些理想的密度值加以调整。

[时间：2001-11-05  作者：刘世昌  来源：《印刷品质量质检测与控制》·第四章　影响印刷图像质量的变量]