数字印刷的质量检测与控制研究Word文档下载推荐.docx

1、通过实验可以了解实地密度的均匀性、网点扩大、相对反差、各级网点再现能力会对印刷品的层次造成影响。而灰平衡、油墨的色域范围以及叠印率会对印刷品颜色再现造成影响。所以只要在印刷过程中加以控制这些因素，就等于掌握了印刷品的层次再现性和颜色再现性，并且与人心理的主观评价相契合，就完全可以得到合乎要求的印刷品。关键词：轻工技术，数字印刷，质量检测AbstractPrint quality must meet customers requirements, and reasonable quality evaluation should start from each step of the proces

2、s（pre-press, printing, post-printed）, analyze and evaluate the printed material ,printability, printing processes and parameters, post-press processes and parameters, discover and understand the defects of quality, resolve the question by a right way to meet requirements.The research method is to ma

3、ke a discourse in principles of offset printing technology and quality testing. By researching the past literature reference and investigation, collect the various factors that affect print quality with combination of traditional offset printing. Using the objective measurement and the subjective ev

4、aluation method to test paper, ink, plate and image, then the data were collected and analyzed. Finally get the conclusion.Through experiments people can understand the density uniformity, dot gain, relative contrast; tone reproduction curve will affect the level of print. The gray balance, ink colo

5、r gamut will affect the printed color reproduction. So long as the control of these factors in the printing process, equal to master print color reproducibility and gradation reproducibility, to get high-quality prints.KEY WORDS: printing technology; offset printing; quality testing前言在全球科技迅猛发展的今天，一股

6、数字化的大浪潮冲击着各行各业。我们正在快速从模拟时代迈入数字时代，作为古老而传统的印刷行业也在经历着一场由内而外深刻的变革。数字印刷就是在这个时代孕育而生的新产物。由于它在可变和按需两个方面得天独厚的优势，它必将成为今后一种主流的印刷方式。所以，整个行业向数字化转型已经是一种势在必然的趋势。然而，质量检测却是数字印刷进一步发展的瓶颈，世界范围内的标准不一致，数字印刷材料本身带有的封闭性等等因素，都在掣肘着数字印刷质量检测更进一步的发展。本课题在研究过程中，通过查阅现有文献39篇，这些文献对数字印刷质量检及其相关方面进行了介绍和分析。通过对这些文献的参考可以了解到，世界范围内质量检测的标准范围不

7、一致，且我国相对发达国家比较落后，有待于进一步发展。针对这一问题，本课题通过对以往文献资料进行回顾总结，整理出影响数字印刷质量的几大因素，通过主观评价和客观测量的方法对这些因素进行评估，建立一个简单实用的评价体系，为企业进行指导生产。1.概述1.1研究的背景近几年来，随着快速发展期的结束，我国的印刷行业步入了成熟稳定期。客源不足，工价走低，原材料价格上涨，同质化严重成了困扰我国印刷企业的难题。并且随着我国加入世界贸易组织后，出版印刷行业逐步放开，很多外来企业参与到了激烈的市场竞争中来。对于很多印刷企业来说，寻找企业二次发展的突破口显得尤为重要，而数字印刷恰恰是传统印刷与现代互联网技术，数字技术

8、结合起来的划时代产物，他对于我国整个印刷行业的“现代化”有着举足轻重的意义。在我国，数字印刷产业近几年也实现了跳跃式发展，我国数字印刷产业正以远高于传统印刷的速度快速发展，2012年我国数字印刷产值达62.9亿元，比上一年增长81.8%。目前，国家已将生产型数字印刷机的进口列入进口设备免税鼓励目录，这一政策将推动数字印刷业进一步快速发展，未来数字印刷将成为新闻出版产品印刷的主体【1】。在更广的范围来看，据印刷行业知名调研机公司Slithers Para最新发布的2024年全球数字印刷业市场预测报告显示，2013年至2024年间，全球数字印刷业产值有望实现250%的高幅度增长。不仅如此，智研咨询

9、资料显示在全球印刷业中，数字印刷市场在全球区域增长。，20082013年全球复合年增长率为16.8%。20132018年全球数字印刷更会有较大发展，全球复合年增长率有望达到24.4%。而有关数字印刷机在全球的装机量情况，据美国罗切斯特理工大学Frank Romano教授2007年初的撰文报道，自从1993年彩色数字印刷机问世以来，全球彩色数字印刷机（速度在35或40页/分以上）的装机量约有1400万台。据Seybold 2007年1月22日报道，彩色数字印刷装机量在世界范围内继续增长，而北美占总装机量的50%。在澳大利亚，据PODI公布的澳大利亚数字印刷市场的研究报告表明，截至2008年底，数

10、字印刷机得总装机量超过了7500台，其中57%是彩色数字印刷机。 在美国，数字彩色印刷以每年30%的速度增长，据美国统一代码委员会（UCC）不断更新的数据显示，从2008年10月到2009年9月市场上销量最多的前10种类型的产品中，黑白数字印刷机销售了5044台，彩色数字印刷机销售了2990台，2009年彩色数字印刷机销售量占印刷机总销售量的21.3%。这些数据都说明国外数字印刷已进入飞速发展时期【2】。 随着Drupa2012在德国塞尔多夫的闭幕，数字印刷更经历了井喷般的发展。很多印刷企业以及印机制造商开始涉足数字印刷这一块“大蛋糕”。 班尼兰达公司、小森公司、海德堡、富士、柯尼卡、利优比、

11、三菱公司等纷纷传出重组合作的消息，这种合作的特点是高端印机制造商与数码技术融合，共同开拓市场，面向商务印刷及包装印刷市场。1.2研究的目的和意义而随着我国进入了市场经济为主导的时代，印刷品作为一种商品，对于其质量的要求已经不言而喻，尤其随着近些年随着我国印刷业从快速发展期进入了深度调整期，在这种环境下，提高自己产品的质量是企业长久生存的保障。印刷品的质量控制是现代印刷企业质量管理中最重要的一环。数字印刷作为新兴技术在个性化以及按需市场独领风骚，但是，他也遇到了不可忽视的阻碍，那便是到目前为止，在全世界范围内，尚无一个统一的数字印刷质量标准。而现有的标准由于地区和成本等各方面原因不具有通用性。不

12、仅如此，为胶印制定的标准并不适合于数字印刷。一般来说，数字印刷系统使用的许多材料带有专用属性，往往由印刷材料生产商针对数字印刷机制造商生产的设备组织专门化的工艺并生产。由此可见，在一种数字印刷机上运转良好且发挥正常功能的材料用到其他数字印刷系统时很可能会出现问题，可以说数字印刷材料因不同的数字印刷机而应该有所区别。最后，印刷品除了作为商品外，又同时兼有艺术品的特征，这种多重属性又决定了在整个印刷过程中必须从多个方面来控制其质量，比如外观，艺术性等等。针对以上问题，本课题通过对影响印刷品质量的各个因素进行分析，并参考传统胶印质量检测的技术，总结设计出一套简单易行，却有较高价值的数字印刷品质量检测

13、与控制方案。1.3此研究在国内外的发展及趋势目前国内外关于数字印刷质量检测与控制的技术按照印刷不同阶段大致分为了色彩管理、数码打样、在线检测三个方向【3】。数字化印刷流程中的输入、处理以及输出设备，都可能来自不同的生产厂商。各种设备对颜色的描述和表达方式都有所不同，而同一设备随着使用次数的增加，也会发生损耗，对色彩的表现力也会发生差异，从而增加了色彩复制的难度。并且由于网络的出现和信息交流的需要，设计好的彩色图像或彩色图像文件不再限于在本地出版印刷；经常需要在异地观看或复制。彩色图像的色彩信息不仅要在不同的设备，例如计算机的显示器（即便是相同的设备，不同厂家生产的设备显示色彩的能力也是不一样的

14、），而且还需要在不同的媒体之间传递。这就要求有这样一种系统，它的功能是使得色彩能够在所有的媒体之间的传递结果都基本一致，不走样。即通常所说的“所见即所得”，这种系统被称为彩色管理系统。国际色彩组织ICC 开发了一种描述设备色彩表现的标准ICC Profile。使用ICC Profile 特性文件，可以实现跨平台的色彩交流，这样当其它计算机加入色彩管理功能时，这些文件可被随意转换。色彩管理正是通过特性文件来进行的。色彩管理系统是一种应用系统，包括计算机硬件、计算机软件和测色设备，其目标是形成一个环境，使支持这个环境的各种设备和材料在色彩信息传递方面相互匹配，实现不失真传递【4】。随着数码打样的发

15、展，数码打样在数字工作流程中大有用武之地。数码打样是随着网络技术、CTP 技术及印前数字化发展而产生的 “无软片”、数字化打样技术，是现代印刷工艺数字流程的重要组成部分和发展方向。数码打样是指把彩色桌面出版系统制作的页面（印刷版面）数据，不经过任何模拟方式的处理，以数字方式直接由彩色打印设备（喷绘、激光、静电等方式）来输出既能满足设计、制作等印前过程质量与错误的检查，又能为后续的印刷提供依据和标准，还能作为用户签字付印依据样张的打样技术。数码打样系统一般由彩色喷墨打印机或彩色激光打印机组成，通过彩色打印机模拟印刷打样的颜色，替代了传统的输出胶片、晒版、机械打样等冗长的工艺流程，用原稿的页面（印

16、刷版面）数据来获得彩色样张。新一代RIP 的发展有力地促进了数字打样。“RIP 一次，多次输出”保证了打样与印刷所使用的文件是一致的。在这一过程中，文件仅RIP 解释一次，就可输出到打印机和制版机上，从而消除了许多重复性的工作，节省了时间，并能保证样张的一致性。在数字印刷生产流程中，数码打样是必不可少的。数码打样使用的是墨水与纸张，与印刷使用的油墨与承印物是不同的，由此决定了数码打样的色彩再现与印刷效果会存在区别。目前，这种区别正在缩小。一些新型的打印机具备7 种甚至8 种颜色，从而使打样的效果更接近于印刷的实际效果。在线检测通常是通过CCD摄像镜头，在印刷过程中对于生产线的印刷品进行连续拍摄

17、，将拍摄的影像及时传送给计算机进行分析处理，检测内容可以有：色彩检测、版面检测、字迹检测、位置套合检测和漏印、糊版、脏版等等【5】。1.4研究的内容和方法虽然印刷品所具有的多重性使得对其质量检测及评价有着很大困难，但是印刷品终究是“对原稿的忠实复制”而已。所以，只要把影响印刷品质量的各个因素分开来对比分析，把握好各个因素，不难得到高质量的数字印刷品。此研究采用了客观仪器测量和主观目测评价同时进行的方法。针对文字和线条轮廓的清晰度、透印、条杠等表面特征的缺陷，我们可以利用主观目测评价的方法给出定量描述，但是因为环境和心理状态的影响，这个结果缺乏科学性和一致性。为了弥补这一缺陷，可以采用了密度计对

18、印刷品的色彩信息进行定量测量和分析。通过以上两种实验途径得到的数据，进行归纳和分析，来建立一个完整的质量评价体系。2.理论分析 本章主要对喷墨数字印刷工艺原理以及密度测量进行简单的介绍，并结合传统胶印的质量评价方法，对各个参数进行理论分析并进行归纳。为下一阶段的实验做好准备。2.1喷墨数字印刷机工艺介绍喷墨印刷原理简单，它在承印物有图文的地方直接喷上油墨。喷墨方式有连续喷墨和按需喷墨两种【6】。其分类如图2-1所示：图2-1 喷墨印刷分类【6】一是连续喷墨，喷墨系统利用压力使墨通过喷墨孔形成连续墨滴流。墨流由于高速而变成细小的墨滴，其尺寸和频率取决于液体油墨的表面张力、所加压力和喷墨孔的直径。

19、墨滴的落点由偏转电极控制，偏离距离的级数由电极电压级数决定。因此有定值偏移和多级偏移两种，当控制电极上所加的电压幅值不变时，墨滴偏移距离恒定；当电压幅值有多级时，墨滴的偏移距离也有多级。二是按需喷墨，当需要墨滴时才有压力作用于墨盒。按需喷墨有热敏、压电、静电三种方式。在喷墨数字印刷机上，许多细小的喷墨孔集成为阵列，进行印刷作业。热敏喷墨方式当成像信号作用在加热元件上时，加热元件温度迅速上升，油墨蒸发，产生气泡，挤压油墨，在压力下喷出墨滴。当温度下降时，气泡消失，墨盒在毛细管作用下吸入新油墨。压电喷墨方式主要利用压电效应，压电晶体（压电陶瓷）受到微小电子脉冲作用，会立即膨胀，使与之相连的墨盒受压

20、，产生墨滴。静电喷墨方式其基本原理是在喷嘴与承印物之间形成一个电场，成像脉冲信号通过开关元件控制喷嘴，当有成像信号时，墨滴释放，在电场力的作用下转移到承印物上。该技术主要利用“泰勒”效应【7】。一般来说，喷墨印刷具有3001500dpi的分辨能力，阶调数为多值（但有限），而且成像速度非常快。大多数喷墨成像都采用水基油墨，呈色剂以染料为主，最终影像的形成取决于油墨与承印物的相互作用。2.2密度测量 色彩测量是一种客观而科学地、定量地描述色彩的原理及方法，它通过仪器代替人的视觉系统“感知”光线从印刷品表面反射出来的光量，并通过一定的运算形成一个客观的数量描述。当前，色彩测量可分为密度测量与色度测量

21、两大类。其中，密度测量已获得了国内绝大部分印刷企业的接受；而色度测量，因为其成本、社会观念等因素，在国内印刷企业中的应用还不够广泛和深入，还需要进一步推广。所以在本次研究中，我们选择了密度测量作为主要研究手段，可以说这是基于密度测量的印刷品质量检测。如图2-2所示，密度测量使用密度计作为工具,以墨层厚度为基础，通过测量反射光量和入射光量的大小，计算测量物体的反射率，再对其求负对数得到测量密度值。密度计中其余的测量项目，如网点面积、相对印刷反差、叠印率等，其数值均是在得到密度值后，再通过密度计内设定的相关公式计算得出的。密度的大小直接反映了反射光量多少，因而从数值上就可直接判断颜色的深浅、油墨的

22、厚薄，方法简单易掌握，适用于对印刷生产条件和过程的控制，尤其对印刷工艺的宏观控制较为理想【8】。图2-2 密度测量的原理【8】2.3数字印刷品的质量控制要素印刷品质量是指印刷品各种外观特性的综合效果。从复制的角度出发，印刷质量都应以“对原稿的忠实再现”为标准，不论是在传统印刷流程还是在数字化流程，对印刷品都要实现忠实于原稿的复制。数字印刷工艺是成像、输墨和转印为一体的印刷技术，其工作方式虽然和传统的胶印有很大差异，承印材料也与传统胶印有所不同，但是，不管是数字印刷还是胶印都是以原稿为最高标准的，遵循这一点，只要控制好印刷复制过程中的几个指标，就可以很好的控制印刷品的质量。所以对于印刷品的质量，

23、可以以“所见即所得”为宗旨，着重从阶调再现性，色彩再现性，表观特征三个方面来进行研究。值得注意的是，由于喷墨数字印刷机的dpi一般都比较高，所以印刷品的分辨力不再作为检测指标【9】。阶调再现性的考察从墨区均匀性，相对反差，网点扩大，各级网点再现能力四个因素来控制。颜色再现性从油墨的颜色质量、灰平衡和叠印率三个因素来控制。至于表观特征，与以上两个方面不同，它是完全采用主观评价的方法来进行的，主要考察印刷品与观测者主观感受的契合程度。2.3.1墨区均匀性实地密度是指印张上网点面积覆盖率为100%，即印张上被墨层完全覆盖的部分。实地密度是该部分的密度值印刷实地部位的密度值是影响图像再现质量的主要因素

24、之一。实地部位的密度越高，在单色印刷中再现的阶调范围越宽，在彩色印刷中色彩再现的范围越宽。而且实地密度间接地反映出承印材料上的墨层厚度。2.3.2相对反差相对反差也称印刷对比度，实地与特定网目调值区域的密度之差与实地密度的比值，也称K值。用以确定打样和印刷的给墨量。 （2.1）式2.1中的K表示相对反差DR 表示画面上中间调至暗调之间某一点网点面积的积分密度，DV 表示印刷品上的实地密度值。印刷品的密度范围大，既可多再现一些原稿或原景物的层次，也使各级层次之间的反差能拉开一些，立体感也就强烈。尤其可增强细微层次反差，也加强了图像层次的清晰度。另一方面也使得画面的色彩拉开了档次，使得深者浓厚饱和

25、，浅者明朗，增强了色彩的立体感。2.3.3 网点扩大印刷过程中，在印刷压力的作用下，油墨便要向网点的四周扩展，同时，由于包衬的压缩变形，使印版与纸张或橡皮布之间、橡皮布与印张之间都会产生相对的滑移。这种滑移的结果，便使印张上的网点百分比比原版上的网点百分比大，即印刷品上的网点发生了扩大现象。显然，因扩展和滑移产生的网点扩大总是无法避免的。这种印刷上的网点扩大现象又被称为机械性网点扩大。另一方面，纸张所具有的对光线的双重反射性能也能使网点产生扩大现象。白光照射到白纸上会有80%的白光被反射，但白光照射到覆盖着油墨的网点和白纸的交界处却只有10%的白光被反射回拉。这样，人眼看到的现象是，真实网点的

26、周围增加了一圈墨迹，尽管真实的网点并无变化，但却感到网点是扩大了，这种在人的视觉效果上引起的网点扩大现象被称为光学性网点扩大，同样是不可避免的。这两种网点扩大的情况在不同程度上对于印刷品都有损害，破坏画面平衡。要使网点在印刷品上真实还原，就要控制网点的传递过程，即印版橡皮布承印物。网点扩大的计算公式是：网点增大值=实际网点面积比原版网点面积比 （2.2）实际网点面积比可以由马瑞戴维斯公式计算得出【10】： （2.3）其中Dt是印品上网点面的积分密度，Ds是实地密度，要注意Dt、Ds都是密度计在纸面进行零标定后得到的。值得注意的是，网点面积率的计算一直是沿用Murray-Davis公式和Yule

27、-Nielson公式。Yule-Nielson公式虽然在一定程度上对Murray-Davis公式进行了改进，但是由于存在n值难以取值的问题，因此并不被推荐使用。2.3.4 各级网点再现能力结合测试样张的四色网点梯尺进行数据分析，可以精确地评判印刷的各级网点再现能力，即精确评判阶调再现能力。对标版的各级网点再现能力的评判，主要通过测量各色网点梯尺各色块的密度和网点面积，绘制相应曲线来实现。并且在此项实验中，对亮调再现的检测是一个尤为重要的因素。图像复制过程中，画面亮调细小网点再现，是一项非常重要的印刷技术指标。这是因为亮调网点与实地密度联系在一起，可以起到控制阶调范围，评价色彩还原，丰富阶调层次

28、，强调画面质感的作用，并能对画面墨色厚实、墨色均匀、网点饱满、画面平服等质量特性，具有重要的控制作用。在理论上讲，图像复制实现亮调0.5%10%网点再现，确实是印前处理中一项重要的技术指标，也可以考核制版技术能力的水准。但是，如果把图像亮调中0.5%10%细小网点转印到纸张类承印物上，因受纸张白度、平滑度、渗透性，以及油墨中颜料颗粒度大小等因素的影响，难以实现完整再现。即使在印刷中细小网点在画面中呈现出来，也只是残缺不齐，不能完整再现，检测起来实有困难，也难以获得理想的分析数据。所以，在CP/T5-1999行业标准中规定了图像亮调网点面积率再现技术指标是：精细印刷品亮调再现为2%4%网点面积、

29、一般产品控制亮调再现为3%5%网点面积。这两组数据在印刷适性和基本条件正常情况下是完全可以实现收购，是可以为评价图像印刷产品质量水平提供数据的依据。2.3.5 油墨颜色质量的评价彩色印刷品的颜色主要是依靠色墨来表现的。其最终的色彩效果，在一定条件下与油墨的颜色质量有直接的关系。如果油墨的颜色质量不佳，无论采用多么先进的印刷工艺，也印不出好的印刷产品。因此对于油墨色彩的测量和控制直接关系到印刷品颜色的表现。这也是搞好数据化、规范化操作的重要内容之一。针对油墨颜色质量的评价，我们采取色强度、色相误差、灰度、色效率四个指标来进行评价。色强度是相同色相的原色油墨的强度，表示油墨对色光的选择性吸收能力的

30、参数。对三原色油墨的实地色块用R、G、B三色滤色片分别测定的三个密度值中最高的一个数据，即为该色的色强度。油墨色强度决定了油墨颜色的饱和度，也影响着套印的间色和复合色色相的准确性与中性灰色是否能达到平衡等问题。色相误差，也叫色偏。油墨颜色不纯，导致对光谱吸收性不良，产生不应有的密度，而造成色相误差。油墨的灰度是指一种油墨中含有的非彩色成分。它对油墨的饱和度影响很大，灰度的百分数越小，油墨的饱和度就越高。油墨色效率，是指一种油墨应当吸收三分之一的色光，反射掉三分之二的色光。油墨存在不应有的吸收或吸收不足，就使得油墨的颜色效率下降。2.3.6 灰平衡灰平衡是指黄、品红和青三个色版按不同网点面积率比

31、例在印刷品上生成中性灰。根据减色法呈色理论C、M、Y三原色油墨最大饱和度的叠合应该得到黑色。同理，三原色油墨不同饱和度的等量叠合也应该产生不同明度的灰色。灰色平衡是影响图像质量的一个重要因素,其能否正确地复制,将直接影响着整个印品上图像色彩还原的好坏。所以,在彩色印刷中,灰平衡被用作控制印品质量的一个重要手段【11】。灰色的印刷再现是决定色彩复制能否准确再现的先决条件。原稿或原景物的中性灰色层次是否在印刷品画面上得到中性灰色的再现，或者制版所依据的三色灰平衡网点比例是否印后也达到了灰平衡再现，对三个原色版的制版网点比例和印刷墨层密度及网点增大数据的控制起决定作用。灰平衡再现，是衡量印刷画面整体色调与评价色彩的主要客观技术标准。2.3.7叠印率在彩色印刷中，后一色油墨在前一色油墨膜层上的附着，叫做油墨的叠印，也叫油墨的乘载转移。叠印率也叫做油墨的受墨力，