噴墨印刷中的網點面積率預測及網點擴大研究

摘 要：網點面積率對印刷質量起著關鍵作用，預測并控制網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點理論、網點擴大預測模型，并通過對四種材料進行噴印，使用修正前后的M-D模型，與測量結果進行了對比，得到修正后的M-D模型得到了較好的預測結果。

關鍵詞：噴墨印刷；網點面積率；網點擴大；網點預測模型

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

1 噴墨印刷網點理論

噴墨印刷主要是產生連續的或非連續的微小墨滴，并將其按圖文信息生成的信號有規則的噴涂到承印材料上形成圖文。其噴墨方式主要有連續式和按需式兩種。噴墨印刷油墨應具有良好的流動性，不堵塞、腐蝕噴嘴，穩定性好，粘度適中。其分類主要有染料型和顏料型油墨。可用于噴墨印刷的紙張很多。為保證質量，承印材料必須與油墨相匹配。噴墨印刷用紙應有一定的強度，抗拉能力和平滑度，松緊度適中，油墨吸收能力好等。網點是形成圖文的最小單元，用于表現階調及顏色變化。網點有多種形狀，不同形狀對網點擴大影響不同，對比各種網點的影響，噴墨印刷采用圓形網點，可有效提高圖像的清晰度。在加網方式上，受設備原理的限制，選擇調頻加網方式。網點擴大主要有物理擴大及光學擴大兩種現象。物理擴大主要由于紙張的吸收滲透性使實際網點面積大于要求的網點大小，光學擴大主要是基于視覺的網點擴大現象。噴墨印刷由于噴嘴與紙張距離較遠，物理擴大更為嚴重。在印刷過程中，油墨、材料、設備、環境等各種因素都會對網點擴大產生影響。

2 網點預測模型

1）莫里-戴維斯（M-D）模型。該模型來源于光的吸收及反射。網點經過半色調網點吸收后的光的反射，在單位面積內，如果固體油墨的光譜反射率是Riλ，那么被半色調網點吸收的量為a（1-Riλ），a為網點面積率，單位半色調印刷的光譜反射率Rλ就是Rλ=（1-a）Rλ+aRiλ，在實地密度區域處通過用密度反射關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測網點面積率。實際應用表明，該模型精確度不高，為此，在分析印刷加網及紙張光滲透效應等情況后，加入修正系數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是一個經驗值，需要通過試驗確定，與紙張特性、印刷方法、加網技術等有關，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為相應的網點面積率，各下標P表示紙張，其余表示cmyrgb六種顏色。對于綠色和藍色也可以用相同方式表達。N方程運用了Demichel網點疊合模型，也可以對疊合后的各種顏色對應的網點面積率進行表達。也可以利用四原色分散區域表達式把有關三原色的方程擴展成四原色理論。

3）尤里-尼爾森（Y-N）模型。研究發現，有相當一部分光線不是從入射的區域反射出來的，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-N模型。該模型是將包括光、紙基層、色料在內的復雜情形簡化。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進行多次反射。考慮這些不足，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，rs為空氣油墨界面反射率。

3 實驗及數據分析

在多種紙張上打印印刷測試條，分別測量實地及淺色密度，網點面積率。再分別用修正前后的M-D方程計算網點面積率。與原稿對比，分析不同承印材料上的網點擴大率及驗證方程的準確性。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%的網點面積率變化，從0到實地分為11個階調。在四種紙上分別打印出印刷測試條，校準分光光度計后，多次測量并取平均值，記錄數據。

以粗面紙為例，設其光學反射率為1，用未修正的M-D方程，α=（1-10）/（1-10）×100%，a是網點面積率，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，得到網點面積率，記錄。同理，將數據代入修正后的M-D公式，計算出網點面積率，根據研究，取修正系數n為1.2，記錄結果。用測量的網點面積率與兩組結果進行對比分析。

分析結果，數據表明，四種材料的網點擴大現象都較為嚴重。油畫紙表面相對粗糙，網點擴大更嚴重。同一材料上，單色階調越深，網點擴大情況減小。方程修正前后的結果相比，加入修正系數后，方程精確度大為提高，預測結果與測量結果基本一致，但仍存在較小誤差，有待于進一步改進。

4 總結

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

參考文獻：

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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：包裝設計技術。