噴墨印刷中的網(wǎng)點面積率預(yù)測及網(wǎng)點擴大研究

摘 要：網(wǎng)點面積率對印刷質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，預(yù)測并控制網(wǎng)點擴大是印刷尤其是噴墨印刷的重要工作之一。文章介紹了噴墨印刷網(wǎng)點理論、網(wǎng)點擴大預(yù)測模型，并通過對四種材料進行噴印，使用修正前后的M-D模型，與測量結(jié)果進行了對比，得到修正后的M-D模型得到了較好的預(yù)測結(jié)果。

關(guān)鍵詞：噴墨印刷；網(wǎng)點面積率；網(wǎng)點擴大；網(wǎng)點預(yù)測模型

數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，推動了數(shù)字印刷技術(shù)的進步，其中，噴墨印刷技術(shù)逐漸成為數(shù)字印刷的主流技術(shù)之一。在商業(yè)、辦公等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在影響彩色噴墨印刷質(zhì)量的多個技術(shù)指標(biāo)中，網(wǎng)點面積率是各個指標(biāo)的關(guān)鍵決定因素，必須對其進行控制和預(yù)測。噴墨印刷是無壓印刷方式，但因油墨及材料的問題，較容易出現(xiàn)網(wǎng)點擴大現(xiàn)象而影響產(chǎn)品質(zhì)量。網(wǎng)點擴大是不可避免的，但可以通過研究其擴大規(guī)律，從而在生產(chǎn)中進行有效的修正。對于網(wǎng)點面積率的預(yù)測，目前有幾種預(yù)測模型：一種是直接針對半色調(diào)印刷過程的，如聶格伯爾（N）方程，尤里-尼爾森（Y-N）模型以及Clapper-Yule多重內(nèi)反射效應(yīng)；另一種是基于減色原理的Beer-Bouguer法則和K-M理論。目前網(wǎng)點預(yù)測模型主要是莫里-戴維斯（M-D）模型，通過實地密度和印刷密度來計算網(wǎng)點面積率。

1 噴墨印刷網(wǎng)點理論

噴墨印刷主要是產(chǎn)生連續(xù)的或非連續(xù)的微小墨滴，并將其按圖文信息生成的信號有規(guī)則的噴涂到承印材料上形成圖文。其噴墨方式主要有連續(xù)式和按需式兩種。噴墨印刷油墨應(yīng)具有良好的流動性，不堵塞、腐蝕噴嘴，穩(wěn)定性好，粘度適中。其分類主要有染料型和顏料型油墨?？捎糜趪娔∷⒌募垙埡芏唷楸ＷC質(zhì)量，承印材料必須與油墨相匹配。噴墨印刷用紙應(yīng)有一定的強度，抗拉能力和平滑度，松緊度適中，油墨吸收能力好等。網(wǎng)點是形成圖文的最小單元，用于表現(xiàn)階調(diào)及顏色變化。網(wǎng)點有多種形狀，不同形狀對網(wǎng)點擴大影響不同，對比各種網(wǎng)點的影響，噴墨印刷采用圓形網(wǎng)點，可有效提高圖像的清晰度。在加網(wǎng)方式上，受設(shè)備原理的限制，選擇調(diào)頻加網(wǎng)方式。網(wǎng)點擴大主要有物理擴大及光學(xué)擴大兩種現(xiàn)象。物理擴大主要由于紙張的吸收滲透性使實際網(wǎng)點面積大于要求的網(wǎng)點大小，光學(xué)擴大主要是基于視覺的網(wǎng)點擴大現(xiàn)象。噴墨印刷由于噴嘴與紙張距離較遠(yuǎn)，物理擴大更為嚴(yán)重。在印刷過程中，油墨、材料、設(shè)備、環(huán)境等各種因素都會對網(wǎng)點擴大產(chǎn)生影響。

2 網(wǎng)點預(yù)測模型

1）莫里-戴維斯（M-D）模型。該模型來源于光的吸收及反射。網(wǎng)點經(jīng)過半色調(diào)網(wǎng)點吸收后的光的反射，在單位面積內(nèi)，如果固體油墨的光譜反射率是Riλ，那么被半色調(diào)網(wǎng)點吸收的量為a（1-Riλ），a為網(wǎng)點面積率，單位半色調(diào)印刷的光譜反射率Rλ就是Rλ=（1-a）Rλ+aRiλ，在實地密度區(qū)域處通過用密度反射關(guān)系來表示以上方程可寫成Riλ=10-Di （λ ），改變方程，可得a=（10-10-D （λ ））/（10-10），所以用M-D方程通過測量印刷品的反射率和實地密度部分反射率及紙張部分反射率來預(yù)測網(wǎng)點面積率。實際應(yīng)用表明，該模型精確度不高，為此，在分析印刷加網(wǎng)及紙張光滲透效應(yīng)等情況后，加入修正系數(shù)n，對該模型進行了修正，得到修正后的M-D公式。α=（1-10）/（1-10）×100%，其中n是一個經(jīng)驗值，需要通過試驗確定，與紙張?zhí)匦?、印刷方法、加網(wǎng)技術(shù)等有關(guān)，不同印刷條件的n值都不相同。合適的n值可以提高模型精度。

2）聶格伯爾（N）方程。以CIE-RGB空間三原色中紅色為例，方程如下，R=apRp+acRc+amRm+ayRy+arRr+agRg+abRb+acmyRcmy。式中R為紅光反射率，a為相應(yīng)的網(wǎng)點面積率，各下標(biāo)P表示紙張，其余表示cmyrgb六種顏色。對于綠色和藍(lán)色也可以用相同方式表達。N方程運用了Demichel網(wǎng)點疊合模型，也可以對疊合后的各種顏色對應(yīng)的網(wǎng)點面積率進行表達。也可以利用四原色分散區(qū)域表達式把有關(guān)三原色的方程擴展成四原色理論。

3）尤里-尼爾森（Y-N）模型。研究發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)一部分光線不是從入射的區(qū)域反射出來的，光線在到達紙基時，有部分被墨層吸收，到達紙基的部分繼續(xù)反射與散射。在出射過程，反射光還會被油墨吸收、被油墨空氣交界面反射。綜合上述因素，得到Y(jié)-N模型。該模型是將包括光、紙基層、色料在內(nèi)的復(fù)雜情形簡化。如模型中不需考慮實際情況下，紙張不會對光完全擴散卻是在油墨層中間和紙張內(nèi)進行多次反射?？紤]這些不足，模型引入變量n，方程如下：R=rs+RP（1-rs）[1-a（1-Ti）]n ，其中Ti是油墨透過率，Ri是實地油墨層的反射率。Rp為反射因數(shù)，rs為空氣油墨界面反射率。

3 實驗及數(shù)據(jù)分析

在多種紙張上打印印刷測試條，分別測量實地及淺色密度，網(wǎng)點面積率。再分別用修正前后的M-D方程計算網(wǎng)點面積率。與原稿對比，分析不同承印材料上的網(wǎng)點擴大率及驗證方程的準(zhǔn)確性。實驗室溫度在20-25℃，日光光源下進行。采用泛太克粗面紙、宣紙、油畫紙、照片紙四種材料，使用Epson原裝油墨及噴墨打印機，采用愛色麗530分光光度計測量。每張印刷測試條以10%的網(wǎng)點面積率變化，從0到實地分為11個階調(diào)。在四種紙上分別打印出印刷測試條，校準(zhǔn)分光光度計后，多次測量并取平均值，記錄數(shù)據(jù)。

以粗面紙為例，設(shè)其光學(xué)反射率為1，用未修正的M-D方程，α=（1-10）/（1-10）×100%，a是網(wǎng)點面積率，Di，Ds，分別是單色和實地密度。將測量的單色及實地密度值代入方程，得到網(wǎng)點面積率，記錄。同理，將數(shù)據(jù)代入修正后的M-D公式，計算出網(wǎng)點面積率，根據(jù)研究，取修正系數(shù)n為1.2，記錄結(jié)果。用測量的網(wǎng)點面積率與兩組結(jié)果進行對比分析。

分析結(jié)果，數(shù)據(jù)表明，四種材料的網(wǎng)點擴大現(xiàn)象都較為嚴(yán)重。油畫紙表面相對粗糙，網(wǎng)點擴大更嚴(yán)重。同一材料上，單色階調(diào)越深，網(wǎng)點擴大情況減小。方程修正前后的結(jié)果相比，加入修正系數(shù)后，方程精確度大為提高，預(yù)測結(jié)果與測量結(jié)果基本一致，但仍存在較小誤差，有待于進一步改進。

4 總結(jié)

網(wǎng)點面積率作為復(fù)制質(zhì)量的重要參考指標(biāo)，對印刷質(zhì)量有著重要作用。實驗結(jié)果可為實際生產(chǎn)提供更好的參考，為紙張選擇和網(wǎng)點面積擴大的預(yù)測提供了依據(jù)。盡管采用修正后的M-D模型對網(wǎng)點擴大的預(yù)測取得了較好的結(jié)果，但還有待于進一步修正公式，以既得更精確的結(jié)果。另外，其他印刷條件更換后的預(yù)測結(jié)果也需要繼續(xù)研究。

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作者簡介：

劉威（1995-），男，漢族，山東濰坊人，本科，研究方向：包裝設(shè)計技術(shù)。