絲網(wǎng)印刷測控條的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

作者 趙晨飛 智川 張霍竹 薛建喬

絲網(wǎng)印刷測控條的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

作者 趙晨飛 智川 張霍竹 薛建喬

隨著網(wǎng)印工業(yè)的高速發(fā)展，如何提高網(wǎng)印質(zhì)量受到人們的極大關(guān)注。要提高網(wǎng)印質(zhì)量必須在擺脫沿襲的手工作坊生產(chǎn)方式之后，摒棄經(jīng)驗(yàn)質(zhì)量管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化、規(guī)范化的質(zhì)量科學(xué)管理，其手段之一就是使用測控條。印刷測試版可以幫助我們提高印品質(zhì)量，減少廢品率，對于企業(yè)的原材料采購有很大幫助。

測控條是實(shí)施印刷質(zhì)量數(shù)據(jù)化測控的重要媒介。它是運(yùn)用精密技術(shù)，把網(wǎng)點(diǎn)、線條和實(shí)地等幾何圖形制作在軟片或電子文檔上而獲得的一種測試工具。它由許多具有不同功能的測試區(qū)、段、塊組成，用以測控烤版、曬版、打樣和印刷時(shí)的圖文信息單元轉(zhuǎn)移的質(zhì)量情況。

膠印已廣泛應(yīng)用測試版幾十年，目前專為絲網(wǎng)印刷設(shè)計(jì)的測試版卻少之又少，本文就絲網(wǎng)印刷中測控條進(jìn)行探討。

一、絲網(wǎng)印刷測試條分類

1．星標(biāo)

（1）作用：反映印刷時(shí)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大或縮小，重影或變形情況。

（2）構(gòu)造：在直徑10mm的圓內(nèi)對稱布置了36根黑色楔形線和36根白色楔形線，星標(biāo)的中心是直徑為1mm的小白圓點(diǎn)，如圖1星標(biāo)的設(shè)計(jì)。

（3）使用方法：只需肉眼或通過放大鏡觀察星標(biāo)，尤其是中心的直徑和形狀，就能分辨出網(wǎng)點(diǎn)是擴(kuò)大還是縮小，以及是否有周向重影或軸向重影。

① 星標(biāo)的楔形條分布均勻，中間有一個(gè)白色小圓點(diǎn)，表明網(wǎng)點(diǎn)沒有變形﹑重影﹑印版供墨量合適。

② 中心的白色圓圈擴(kuò)大，網(wǎng)點(diǎn)縮小。

③ 印張上的星標(biāo)中心出現(xiàn)大黑圈，表明網(wǎng)點(diǎn)增大，版面受墨量過多。

④ 星標(biāo)中心的黑圈縱向拓展成橢圓形，表明網(wǎng)點(diǎn)橫向變形。

⑤ 星標(biāo)中心的黑圈橫向拓展成橢圓形，表明網(wǎng)點(diǎn)縱向變形。

⑥ 星標(biāo)的中央部分消失掉，中央輪廓就像橫向“8”字形，邊緣的輪廓呈GATF星標(biāo)，表明網(wǎng)點(diǎn)出現(xiàn)縱向重影，反之亦然。

2．線條寬度測試部分的設(shè)計(jì)

（1）用途：檢查感光材料的性能，同時(shí)檢驗(yàn)網(wǎng)印精細(xì)線條的寬度。

（2）構(gòu)造：由三個(gè)角度（即：90°、45°、22.5°）的陰陽直線圓標(biāo)和六個(gè)黑白線等寬的雙環(huán)圓標(biāo)組成。雙環(huán)圓標(biāo)的線寬分別為：0.05mm、0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.25mm和0.30mm，如圖2線條測試圖的設(shè)計(jì)。

（3）測試：按測試圖制作網(wǎng)版，可檢查網(wǎng)版制版時(shí)的下列性能。

① 制版再現(xiàn)線條寬度性能

如果當(dāng)被測的某種感光材料和某一數(shù)目的絲網(wǎng)上的測試圖上的0.05mm線條模糊不清，而0.10mm線條清晰通透時(shí)，則說明這種感光材料和絲網(wǎng)可以復(fù)制出0.10mm以上的線條寬度，而比0.10mm更細(xì)的線條則不能再現(xiàn)。

② 比較感光材料的性能

如在同一目數(shù)的網(wǎng)版上，用A、B兩種感光材料制的網(wǎng)版，檢查A時(shí)，0.10mm的線條可以再現(xiàn)，而B只能再現(xiàn)出0.02mm的線條，則說明感光材料A優(yōu)于B。

③ 印刷再現(xiàn)線條寬度性能

網(wǎng)版上再現(xiàn)的線條，印刷時(shí)不一定能夠完全再現(xiàn)，印刷的可變因素很多，如印刷壓力、印刷速度、網(wǎng)距大小、刮印角度、印刷油墨的適印性、環(huán)境溫度、溫度以及靜電等，應(yīng)用測試規(guī)便可以對比某項(xiàng)條件的優(yōu)劣。

3．印記擴(kuò)大測試部分的設(shè)計(jì)

（1）用途：在印刷過程中隨時(shí)檢查印刷品上印跡擴(kuò)大的情況，以控制質(zhì)量。

（2）構(gòu)造：由兩組羽狀排列的蛋形點(diǎn)和一個(gè)同心圓圖標(biāo)組成。第一對蛋形點(diǎn)的小端與小端之間、大端與大端之間無間隙，自第二對起大、小間隙分別為0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16mm，如圖3所示。

（3）測試：將測試圖制得絲網(wǎng)印刷版。

① 檢查制版情況

網(wǎng)版上測試規(guī)各蛋形點(diǎn)間隙與測試規(guī)相同即可試印。若網(wǎng)版上第二對蛋形點(diǎn)通透并聯(lián)起來，說明網(wǎng)版制作不合格，應(yīng)重新制版。

② 印刷中抽樣檢查印刷測試規(guī)印跡變形的情況：若羽狀蛋點(diǎn)之間保持了原版間隙，且墨跡清晰，則可以進(jìn)行“正常印刷”；若第二級蛋形點(diǎn)間隙（0.02mm）糊死，說明印跡擴(kuò)大達(dá)到0.01mm，警告“注意質(zhì)量”；若第三級（0.04mm）糊死，說明印跡擴(kuò)大達(dá)到0.02mm ，提請“控制質(zhì)量”；若第四級（0.06mm）糊死，說明印跡擴(kuò)大達(dá)到0.03mm ，應(yīng)命令“停止印刷”，必須調(diào)整工藝再印。上例中的允許擴(kuò)大量為0.02mm，即允許第三級0.04mm糊死。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)印件精度要求，制定允許的擴(kuò)大量。

4．線條取角測試部分的設(shè)計(jì)

（1）用途：測定采用何種角度制版時(shí)，印刷出的線條邊緣最光潔，尺寸最穩(wěn)定。

（2）構(gòu)造：在90°范圍內(nèi)，繪有間隔5°的直線18條，直線三段寬（mm）分別為0.10、0.20、0.30。

（3）測試：將測試圖制成測試網(wǎng)版試印，在印樣上選擇光潔、鋸齒形最小﹑尺寸準(zhǔn)確的線條角度。若45°角的線條符合要求，那么，45°即可被定為照相、拼版以及曬版或繃網(wǎng)的角度。

5．色彩檢測控制條的設(shè)計(jì)

（1）檢測的內(nèi)容：測控條是為網(wǎng)目調(diào)印刷專門開發(fā)的，可用于下述各項(xiàng)的直觀監(jiān)控和密度的檢測：色調(diào)值變化；色彩等級；彩色平衡；模糊效應(yīng)。

（2）網(wǎng)目調(diào)區(qū)域：這一區(qū)域由5% ~95%遮蓋率的網(wǎng)點(diǎn)組成，加網(wǎng)線數(shù)為24線∕cm。這便于對印刷中的色調(diào)值轉(zhuǎn)移進(jìn)行直觀檢驗(yàn)和（最好）用密度計(jì)檢測。

（3）全色調(diào)區(qū)域：進(jìn)一步的檢測是測定印刷的油墨密度，這在絲網(wǎng)印刷中極為重要。用反射密度計(jì)測定全色調(diào)范圍內(nèi)4個(gè)顏色的油墨密度，要達(dá)到良好的灰度平衡，所有的三原色都必須在高清密度的容差范圍內(nèi)。

（4）疊印區(qū)域

這一區(qū)域使之能夠用直觀檢驗(yàn)和儀器測定來鑒定顏色是否可以接受。重要的是，打樣印刷和生產(chǎn)印刷都應(yīng)采用相同的印刷色序。

（5）環(huán)形區(qū)域：

這一區(qū)域使之能夠監(jiān)控印刷過程中由模糊效果可能造成的轉(zhuǎn)移誤差。

6．曝光測試部分的設(shè)計(jì)

五級分級曝光測算法必須有以下兩個(gè)條件：

（1）制作一張等分段的陰陽片，其規(guī)格是陰陽線各0.1mm，長度為10cm，寬度為2cm,第一段2cm是豎線，第二段2cm是橫線，第三段2cm是豎線，第四段是橫線，第五段是豎線。

（2）將每段曝光時(shí)間都確定為指數(shù)（也稱系數(shù)），我們將五級的曝光時(shí)間指數(shù)定為1、0.8、0.6、0.4、0.2，再將上述兩個(gè)條件合二為一即每段線上都配有一個(gè)指數(shù)。

以重氮感光材料為例，通常的曝光時(shí)間為7min左右（2000W高壓汞燈，燈距為1m），則設(shè)2倍的估算時(shí)間為14min(840s),代入指數(shù)，則曝光指數(shù)為0.8的曝光時(shí)間是672s，因此類推，曝光指數(shù)為0.2的曝光時(shí)間是168s。

在顯影的過程中很明顯的發(fā)現(xiàn)，5個(gè)不同指數(shù)下的陰陽等分線能顯示出不同的顏色以及不同的清晰度。我們以顏色及陰陽線條來判別曝光時(shí)間是否正確，當(dāng)顏色和指數(shù)1的顏色最近似，同時(shí)其陰陽線粗細(xì)相同時(shí)，該圖文所在的指數(shù)即是我們所需要的最佳曝光時(shí)間。發(fā)現(xiàn)圖文的顏色和指數(shù)1相近，但線條圖文中的陽線變粗或有陰陽線混淆不清，這都說明曝光時(shí)間過長。如果發(fā)現(xiàn)5個(gè)或多個(gè)指數(shù)下的圖文除顏色有所不同外，圖文陰陽線的清晰度都一樣，說明這種感光材料的曝光寬容度大。

其它曝光測算法：

（1）用途：測定某種感光材料在某種光源下的標(biāo)準(zhǔn)曝光時(shí)間，檢查每次曬版的曝光量是否正確。

（2）構(gòu)造：測試部分上有五個(gè)梯級，并分別標(biāo)有該級的曝光系數(shù)K值：1、0.7、0.5、0.35、0.25。將只有片基密度的一級設(shè)定為透光率是100%，則其后每一級的透光率為前一級的70%，并且第一級密度為零，各級密度值依次為0.15、0.30、0.45、0.60。每一階級上還有一個(gè)由黑白等寬射線組成的圓標(biāo)，自圓心向外的射線分為四段，線端寬度（μm）依次為45、60、150、260、380。

（3）測試：測定某種材料在某種光源下的標(biāo)準(zhǔn)曝光時(shí)間t0，先設(shè)定曝光時(shí)間t1，如設(shè)定t1為8min。再以測試部分為原稿，按常規(guī)以設(shè)定的時(shí)間t1進(jìn)行曝光，制得網(wǎng)版。檢查網(wǎng)版上各級圓標(biāo)膠膜固化的情況。如果系數(shù)為1的一級膠固化正常，圓標(biāo)線條通透良好，而0.7的一級圓標(biāo)粗線固化正常，內(nèi)環(huán)細(xì)線膠膜半固化，沖洗脫膠，則說明所設(shè)t1即是標(biāo)準(zhǔn)的曝光時(shí)間t0。如果按時(shí)間t1曝光，1和0.7兩級膠膜固化均正常，圓標(biāo)線條通透良好，而0.5的一級粗線固化正常，內(nèi)環(huán)細(xì)線膠膜半固化，沖洗脫膠，則說明所說t1大于標(biāo)準(zhǔn)曝光時(shí)間t0，標(biāo)準(zhǔn)曝光時(shí)間只需取t1的70%就行了，即336s。若按時(shí)間t1曝光，固化的梯級又上移，則應(yīng)用半固化圓標(biāo)的較大一級的系數(shù)乘以t1。若設(shè)定的t1太小，應(yīng)設(shè)大于t1的t2，重新測定，用如下公式表示：

7．測試圖片的選取

圖片在測試版的設(shè)計(jì)中是十分重要的一環(huán)，它可以幫助我們很好的檢測出印品的質(zhì)量問題。測試版的設(shè)計(jì)既要考慮到整個(gè)測試版面的利用率，選取合適的控制元素，合理安排測試版面，使其美觀整潔大方，同時(shí)又要能最大限度的反映印刷機(jī)性能和印刷特性，達(dá)到試驗(yàn)的目的。

風(fēng)景圖片、人物圖片，主要考慮記憶色和人物膚色的復(fù)制情況：

（1）水果圖片

圖片采用的是一張果籃圖片，此幅圖片集中了階調(diào)復(fù)制曲線的亮調(diào)到中間調(diào)的部分。為了這幅圖像能準(zhǔn)確的進(jìn)行復(fù)制，要求中間色調(diào)的位置必須轉(zhuǎn)變到亮調(diào)部分的末端，這是因?yàn)樾枰凶銐虻膶Ρ榷葟钠渌糠职迅吡琳{(diào)部分區(qū)分開來。

經(jīng)打樣，從樣本中看出此圖片得到了很好的復(fù)制，觀察測控版中相應(yīng)的控制元素，同樣得到正確的反應(yīng)。

（2）女性肖像

人像復(fù)制時(shí)經(jīng)常要復(fù)制女性的肉色調(diào)影像。測試版中的女性肖像圖是一幅亞洲女性圖片，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是處理膚色是彩色印刷的一大難點(diǎn)。因?yàn)閺?fù)制此類圖片時(shí)要求捕捉臉部色調(diào)的特點(diǎn)，以及前額、面頰、鼻子和下巴之間的細(xì)微變化。

顏色分離和印刷上要求維持頭發(fā)亮調(diào)部分的細(xì)節(jié)的協(xié)調(diào)。如果肉色調(diào)復(fù)制時(shí)出現(xiàn)灰平衡偏差，在分離時(shí)會出現(xiàn)不正確的再現(xiàn)，顏色差就可以在亮調(diào)到中間調(diào)區(qū)域里看到。

（3）風(fēng)景圖片

圖片采用的是建筑物，此幅圖片中有藍(lán)色的天空，這些色調(diào)存儲在人們的記憶里，并能被回憶起來，其回憶精度要高于那些見過次數(shù)較少的色彩。當(dāng)觀看記憶色時(shí)，觀測者便會下意識的首先評估他們以確定色彩再現(xiàn)是否可信。

建筑物的這幅圖片主要由完整的記憶色組成。它用于色彩復(fù)制質(zhì)量的檢測，因?yàn)榇蟛糠钟^察者都十分熟悉這些色調(diào)，色調(diào)再現(xiàn)的微小差異都會被注意到。因此，色彩復(fù)制必須十分接近原稿。經(jīng)打樣觀察，此幅圖片也得到了理想復(fù)制，對測試版的評論也能比較精確的反映出來。其他圖片主要是從亮調(diào)到暗調(diào)的全階調(diào)圖片，主要用來觀察從亮調(diào)到暗調(diào)的復(fù)制情況，以便好好的評價(jià)圖像的復(fù)制。

二、測控條的應(yīng)用

1．網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大

該單元應(yīng)用“粗細(xì)網(wǎng)線對比”原理，即網(wǎng)點(diǎn)面積的增大與網(wǎng)點(diǎn)邊緣的總長度成正比。粗細(xì)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大率的懸殊是根據(jù)兩者密度的差別來判斷網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大情況。

如圖13所示，a)與b)為不同加網(wǎng)線數(shù)網(wǎng)點(diǎn)，相同網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率的對比圖。從圖中容易看出a)和b)的網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率均為50%，加網(wǎng)線數(shù)之比為1:2，在同樣的單位面積內(nèi)網(wǎng)點(diǎn)個(gè)數(shù)之比為1:4。顯而易見b)中網(wǎng)點(diǎn)邊緣長度總和要大于a)中的。

經(jīng)過推導(dǎo)，可以得出結(jié)論：在網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率相同時(shí)，加網(wǎng)線數(shù)之比即為網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大之比。

2．疊印率

疊印率是描述一種油墨粘附到前一個(gè)印刷表面上的能力。油墨疊印率指的是與直接印在承印物材料上的墨量比，第二印的油墨轉(zhuǎn)移到前次印刷油墨上的量，這種量可以用百分比值來表示。

疊印率：

fD=[（D1+2-D1）/D2]×100%

式中：

fD為疊印率；

D1為第一色密度（用第二色的濾色片測量）；

D2為第二色密度；

D1+2為第一色和第二色的疊印密度（用第二色的濾色片測量）。

疊印率的數(shù)值越高，說明疊印效果越好。

疊印率是介于0～100%之間的值。當(dāng)T=100%時(shí)，表明后印色的疊印率極好，如同直接印在承印物上的效果一樣。若T=0，說明出現(xiàn)了極端的“濕”的印不上或“干”的印不上的工藝問題，必須加以避免和解決。不同的疊印方式，一般具有不同的疊印率，單色膠印機(jī)屬于濕壓干疊印，一般疊印率都比較高，四色機(jī)印刷屬于濕壓濕印刷，疊印率相對較低。

3．相對反差值（K值）的測量與控制

相對反差也叫印刷對比度，簡稱K值，是控制圖像階調(diào)的參數(shù)。相對反差的計(jì)算方法：

K=（DS-DT）/DS

式中：

DS為測出的實(shí)地密度值；

DT為測出的網(wǎng)點(diǎn)積分密度值。

網(wǎng)點(diǎn)的積分密度值通常選用75%或80%的網(wǎng)點(diǎn)。

掌握正確的相對反差值是衡量實(shí)地密度是否印足、暗調(diào)層次是否清晰的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對提高樣張、印品質(zhì)量有實(shí)用意義。K值大，說明75%～80%網(wǎng)點(diǎn)區(qū)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大少，實(shí)地密度大，樣張階調(diào)拉得開，層次清晰，色彩飽和度高；K值小，說明75%～80%網(wǎng)點(diǎn)區(qū)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大多，實(shí)地密度小，樣張階調(diào)拉不開，層次模糊，色彩飽和度低。

4．灰平衡的控制

所謂灰平衡，就是將Y、M、C三原色油墨疊印或以一定比例的網(wǎng)點(diǎn)面積率套印而獲得的中性灰色?；移胶馐嵌嗌∷⒅猩试佻F(xiàn)的標(biāo)尺，它能夠表示彩色圖像復(fù)制中印品從淺到深整個(gè)畫面色調(diào)還原程度的好壞，是印刷過程控制印品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。中性灰色沒有色相和飽和度，只有明度的變化，若某個(gè)中性灰色稍帶彩色，便很容易用肉眼識別出來。因此，我們可以用三色套印灰平衡塊來檢測色偏。

圖14 灰平衡測試圖

由三色印刷產(chǎn)生的色平衡塊接近中性灰。在印刷過程中，顏色和階調(diào)值的變化非常敏感，通過測控條的色平衡變化，就可以發(fā)現(xiàn)色平衡的偏移，甚至可以看到測控條上是否達(dá)到中性灰。大多數(shù)情況下，色平衡塊的視覺印象接近中性灰，其階調(diào)值應(yīng)該大致對應(yīng)相鄰的40%和80%真實(shí)灰色塊。

本研究受陜西科技大學(xué)自選項(xiàng)目（ZX09-02）資助