喷墨印刷中的网点面积率预测及网点扩大研究

摘 要：网点面积率对印刷质量起着关键作用，预测并控制网点扩大是印刷尤其是喷墨印刷的重要工作之一。文章介绍了喷墨印刷网点理论、网点扩大预测模型，并通过对四种材料进行喷印，使用修正前后的M-D模型，与测量结果进行了对比，得到修正后的M-D模型得到了较好的预测结果。

关键词：喷墨印刷；网点面积率；网点扩大；网点预测模型

数字技术的发展，推动了数字印刷技术的进步，其中，喷墨印刷技术逐渐成为数字印刷的主流技术之一。在商业、办公等领域得到了广泛应用。在影响彩色喷墨印刷质量的多个技术指标中，网点面积率是各个指标的关键决定因素，必须对其进行控制和预测。喷墨印刷是无压印刷方式，但因油墨及材料的问题，较容易出现网点扩大现象而影响产品质量。网点扩大是不可避免的，但可以通过研究其扩大规律，从而在生产中进行有效的修正。对于网点面积率的预测，目前有几种预测模型：一种是直接针对半色调印刷过程的，如聂格伯尔（N）方程，尤里-尼尔森（Y-N）模型以及Clapper-Yule多重内反射效应；另一种是基于减色原理的Beer-Bouguer法则和K-M理论。目前网点预测模型主要是莫里-戴维斯（M-D）模型，通过实地密度和印刷密度来计算网点面积率。

1 喷墨印刷网点理论

喷墨印刷主要是产生连续的或非连续的微小墨滴，并将其按图文信息生成的信号有规则的喷涂到承印材料上形成图文。其喷墨方式主要有连续式和按需式两种。喷墨印刷油墨应具有良好的流动性，不堵塞、腐蚀喷嘴，稳定性好，粘度适中。其分类主要有染料型和颜料型油墨。可用于喷墨印刷的纸张很多。为保证质量，承印材料必须与油墨相匹配。喷墨印刷用纸应有一定的强度，抗拉能力和平滑度，松紧度适中，油墨吸收能力好等。网点是形成图文的最小单元，用于表现阶调及颜色变化。网点有多种形状，不同形状对网点扩大影响不同，对比各种网点的影响，喷墨印刷采用圆形网点，可有效提高图像的清晰度。在加网方式上，受设备原理的限制，选择调频加网方式。网点扩大主要有物理扩大及光学扩大两种现象。物理扩大主要由于纸张的吸收渗透性使实际网点面积大于要求的网点大小，光学扩大主要是基于视觉的网点扩大现象。喷墨印刷由于喷嘴与纸张距离较远，物理扩大更为严重。在印刷过程中，油墨、材料、设备、环境等各种因素都会对网点扩大产生影响。

2 网点预测模型

1）莫里-戴维斯（M-D）模型。该模型来源于光的吸收及反射。网点经过半色调网点吸收后的光的反射，在单位面积内，如果固体油墨的光谱反射率是Riλ，那么被半色调网点吸收的量为a（1-Riλ），a为网点面积率，单位半色调印刷的光谱反射率Rλ就是Rλ=（1-a）Rλ+aRiλ，在实地密度区域处通过用密度反射关系来表示以上方程可写成Riλ=10-Di （λ ），改变方程，可得a=（10-10-D （λ ））/（10-10），所以用M-D方程通过测量印刷品的反射率和实地密度部分反射率及纸张部分反射率来预测网点面积率。实际应用表明，该模型精确度不高，为此，在分析印刷加网及纸张光渗透效应等情况后，加入修正系数n，对该模型进行了修正，得到修正后的M-D公式。α=（1-10）/（1-10）×100%，其中n是一个经验值，需要通过试验确定，与纸张特性、印刷方法、加网技术等有关，不同印刷条件的n值都不相同。合适的n值可以提高模型精度。

2）聂格伯尔（N）方程。以CIE-RGB空间三原色中红色为例，方程如下，R=apRp+acRc+amRm+ayRy+arRr+agRg+abRb+acmyRcmy。式中R为红光反射率，a为相应的网点面积率，各下标P表示纸张，其余表示cmyrgb六种颜色。对于绿色和蓝色也可以用相同方式表达。N方程运用了Demichel网点叠合模型，也可以对叠合后的各种颜色对应的网点面积率进行表达。也可以利用四原色分散区域表达式把有关三原色的方程扩展成四原色理论。

3）尤里-尼尔森（Y-N）模型。研究发现，有相当一部分光线不是从入射的区域反射出来的，光线在到达纸基时，有部分被墨层吸收，到达纸基的部分继续反射与散射。在出射过程，反射光还会被油墨吸收、被油墨空气交界面反射。综合上述因素，得到Y-N模型。该模型是将包括光、纸基层、色料在内的复杂情形简化。如模型中不需考虑实际情况下，纸张不会对光完全扩散却是在油墨层中间和纸张内进行多次反射。考虑这些不足，模型引入变量n，方程如下：R=rs+RP（1-rs）[1-a（1-Ti）]n ，其中Ti是油墨透过率，Ri是实地油墨层的反射率。Rp为反射因数，rs为空气油墨界面反射率。

3 实验及数据分析

在多种纸张上打印印刷测试条，分别测量实地及浅色密度，网点面积率。再分别用修正前后的M-D方程计算网点面积率。与原稿对比，分析不同承印材料上的网点扩大率及验证方程的准确性。实验室温度在20-25℃，日光光源下进行。采用泛太克粗面纸、宣纸、油画纸、照片纸四种材料，使用Epson原装油墨及喷墨打印机，采用爱色丽530分光光度计测量。每张印刷测试条以10%的网点面积率变化，从0到实地分为11个阶调。在四种纸上分别打印出印刷测试条，校准分光光度计后，多次测量并取平均值，记录数据。

以粗面纸为例，设其光学反射率为1，用未修正的M-D方程，α=（1-10）/（1-10）×100%，a是网点面积率，Di，Ds，分别是单色和实地密度。将测量的单色及实地密度值代入方程，得到网点面积率，记录。同理，将数据代入修正后的M-D公式，计算出网点面积率，根据研究，取修正系数n为1.2，记录结果。用测量的网点面积率与两组结果进行对比分析。

分析结果，数据表明，四种材料的网点扩大现象都较为严重。油画纸表面相对粗糙，网点扩大更严重。同一材料上，单色阶调越深，网点扩大情况减小。方程修正前后的结果相比，加入修正系数后，方程精确度大为提高，预测结果与测量结果基本一致，但仍存在较小误差，有待于进一步改进。

4 总结

网点面积率作为复制质量的重要参考指标，对印刷质量有着重要作用。实验结果可为实际生产提供更好的参考，为纸张选择和网点面积扩大的预测提供了依据。尽管采用修正后的M-D模型对网点扩大的预测取得了较好的结果，但还有待于进一步修正公式，以既得更精确的结果。另外，其他印刷条件更换后的预测结果也需要继续研究。

參考文献：

[1] 白春燕.喷墨印刷中的网点面积率预测及网点扩大研究[D].无锡：江南大学，2007：1-18.

[2] 张继娟.喷墨印刷中网点扩大的因素分析[J].印刷质量与标准化，2015：47-48.

[3] 林其水.纸张和油墨的特性对网点扩大的影响[J].广东印刷，2006，4：50-51.

作者简介：

刘威（1995-），男，汉族，山东潍坊人，本科，研究方向：包装设计技术。