半色调丝网印刷的质量控制

　　虽然一些工厂建立标准和公差以在特定的生产过程中指导生产，但是对于丝网印刷工业还不存在同样的标准。结果，一些丝网印刷厂在毫无客观质量控制的条件下，尝试印刷半色调产品。结果是精确度不够，达不到预期的颜色。然而，这不是原因，因为丝网印刷过程是由一个可计量的变化范围控制的，可以通过测量和使用来完善自己的色彩再现标准。

　　除了可以帮助你在恒定的基础上实现准确的颜色，建立质量控制标准也可以帮助厂商全面提高印刷质量，提高整个印刷过程的再现稳定性以及确保同样或同类工作的重复能力。在完善标准的过程中，需要考虑的最基本的变量包括以下几点：

* 印刷网点尺寸和阶调范围
* 墨层厚度
* 印刷颜色的光学密度
* 网点增大和网点损失
* 油墨叠印控制



　　前两个变量主要是受使用的网屏织物的影响，并且你会看到，选择正确的纤维直径同使用正确的织物和网孔数一样重要。也可以学习与这些变量有关的宽容度的计算方法以确保同质量标准一致。剩下的变量受网屏制作和印刷的其他可测的特征的影响。就会发现如何更好地评价这些变量。

理解半色调网点和阶调范围
　　在评价网点尺寸和阶调范围之前，需要了解对它们有影响的技巧和网屏参数。最好的着手点就是半色调影象。

　　半色调是以线数和阶调范围来定义的。线数指得是每线英寸或厘米（线/英寸，或线/厘米）的网点数目。线数越高，每一个测量单元的网点就越多，影象的解像力就越好。

　　阶调范围是由用来表示不同程度的影象密度或油墨范围的半色调网点尺寸所决定的。为了复制，影象被分解成不同尺寸的阴阳网点来表示较亮和较暗的区域。每一个网点尺寸代表从0到100%的覆盖的百分比（印刷到非印刷区域的比率）。

　　对于一个特定半色调线数的全频网点尺寸就会产生半色调的阶调范围。这个范围包括高光、中间调和暗调网点。对于5-50%的阶调，使用阳图印刷网点，持续增长，二阶调从51-95%阴图网点持续减小。（图1）在丝网印刷中，小于5%和大于95%的网点通常都会丢掉。

　　注意，随着半色调网线数的增加，网点尺寸也随着增大（表1）。这是一个重要的基本原理，因为网点低于一定尺寸就会丢失，所以在丝网印刷中就不可再现。



　　如图2所展示的，可以均匀印刷的最小高光网点尺寸受网孔纤维直径的限制。因为不能保证网点油墨落在网孔的开放区域，当高光网点等于或小于纤维直径时，不可印刷。暗调网点的印刷能力也受网孔开放的宽度的影响。当暗调网点比网孔宽度小时，包含暗调网点的模版区域将不会粘附到网孔上，网点就不会被印刷。（图3）



　　可以在以半色调网线数为基础的特定的阶调值（F）计算网点尺寸。简单地使用下面的公式：
1. 当半色调线数以厘米给出，网点尺寸=（（1.1284×F的平方根）÷线数/厘米）×1000 例如：计算一个48L/cm的半色调网点5%网点的尺寸----网点尺寸=（（1.1284×5的平方根）÷48）×1000=52.6微米
2. 当半色调线数以英寸给出，网点尺寸=（（1.1284×F的平方根）÷线数/英寸）×2540 例如：计算一个120L/in.的半色调网点5%网点的尺寸----网点尺寸=（（1.1284×5的平方根）÷120）×2540=53.4微米

　　网孔纤维直径相对于网孔宽度尺寸也影响影象的印刷性能。然而，在大多数丝网生产厂商的技术数据表列出的纤维直径是正常值，它代表纤维编织前的测量值。在编织和完善过程中，纤维的圆形横截面变形为扁平的、椭圆形，并且纤维直径沿着网屏的平面方向增加（图4）。鉴于这篇文章的目的，我将称这个较宽的纤维直径为横向纤维直径。

　　如果丝网供应商为特定的织物提供有关网孔（Mo）尺寸数据，就可以利用这个信息利用下面的公式之一计算近似的横向网孔直径：
a. 如果网目数以厘米给出（Mc/cm），横向纤维直径=（10，000÷Mc/cm）-Mo



b. 如果网目数以英寸给出（Mc/in.），横向纤维直径=（10，000×2.54÷Mc/in.）-Mo

　　例如，如果要计算纤维实际直径，305丝/英寸、正常直径为31微米的低拉伸率丝网并且网孔尺寸（Mo)为48微米，公式将会表示成如下形式：横向纤维直径=（10，000×2.54÷305)-48=35.3或35微米。

　　选择丝网，网孔与横向纤维直径的比率应尽可能高。网孔比横向纤维直径大得多的网屏织物要比那些网孔较小、纤维较粗的织物具有更少的丝网干扰、油墨更易流通。因此，它们更适合印刷小网点。

　　然而，一些工作要求可能限制织物，这里网孔宽度小于或等于横向纤维直径。不考虑环境，可以计算给定织物可印刷的最小高光点。

1. 当网孔比横向纤维直径大时，最小网点尺寸=网孔宽度+横向纤维直径
2. 当网孔等于纤维直径时，最小网点尺寸=（2×网孔宽度）+横向纤维直径
3. 当网孔小于纤维直径时，最小网点尺寸=2×（网孔宽度+横向纤维直径）



　　在所有情况下，可印刷的暗调网点必须等于或大于网孔宽度+纤维直径。

　　因为今天起主导作用的丝网织物的最细纤维直径大约为30微米，可印刷的最小高光点将大于等于85微米。网点尺寸太小对印刷质量以及印刷与印刷之间的一致性有影响。表2给出了一定范围的网孔数目和纤维直径内的最小高光和暗调网点尺寸。

　　一旦决定了网屏织物 支持的最小高光和暗调网点尺寸，就可以计算在一个特定的半色调网线数下主物将产生的最大和最小阶调值。可以使用下面的公式，其中Lc=半色调网线数，Mo=空白区域，Thd=横向纤维直径：1. 印刷高光网点的最小阶调值=π×100%×（可印刷的网点尺寸×Lc）÷2）＾2
2. 印刷暗调网点的最大阶调值=100-（π×100%×（（Mo+Thd)×Lc）÷2）＾2)

　　例如，假设要知道以85线/英寸的半色调值在305丝/英寸的织物上印刷能够再现的最大和最小阶调值。因为在前面的例子中，生产厂商提供网孔尺寸为48微米并且正常的纤维直径为31微米。

　　首先，如前所述计算横向纤维直径（Thd），近似等于35微米。接着，确定最小网点尺寸。由于网孔比纤维直径大，网点尺寸等于网孔与横向纤维直径的和（35微米+48微米=83微米）注意，这个值也代表最小暗调网点尺寸。最后，按顺序把这些值套入最小阶调值公式，集注根据单位转换所有的值（在这里采用毫米）：最小阶调值=π×100%×（0.083×3.346）÷2）＾2=6.06%(≈6%)
下面，把近似值代入最大阶调值公式：最大阶调值=100-（π×100%×((0.083×3.35)÷2)＾2）=93.9%(≈94%)

　　对于指定应用的印刷解像力，主要取决于影象尺寸和观察距离。表3列出不同影象尺寸和观察距离下理想半色调网线数和阶调范围的组合。利用这个表可以选择适合印刷的半色调和网孔组合。
表 3



　　影象尺寸和观察距离影响适合特定应用的半色调网线数和阶调范围。这个表给出了丝网印刷影象网线数和阶调范围的理想组合。

油墨沉积厚度
　　除了印刷网点尺寸，印刷影象的颜色也受墨膜厚度的影响。网孔尺寸、纤维直径、模版厚度以及油墨类型和黏度都对墨膜厚度有影响。

　　我们知道，油墨沉积的湿厚度等于网屏织物的理论颜色值，这个值通常由生产厂商提供。例如，一个20立方厘米/平方米的理论颜色值会形成一个近似20微米的湿墨膜厚度。可以按着下面的方法简单地通过颜色值除以网孔面积计算墨膜厚度：（（20立方厘米÷（100厘米×100厘米））×10，000微米/厘米）=20微米。

　　然而，模版膜厚度也对油墨的沉积有影响，并且必须根据网屏颜色值增加厚度。因此，在一个丝网上，使用厚度为10微米的模版，理论颜色值为20立方厘米/平方米，就会形成近似30微米厚的湿墨膜厚度。为了更好地印刷半色调，选择低理论颜色值的网屏织物同使用薄模版膜一样重要。
在建立质量参数之前，还需要测量模版参数，如厚度、表面粗糙度。一旦确定了认为精确地、以印刷为基础地、可接受的值，就要设定网屏制作过程，以确保能够恒定地获得相同地模版参数。

光学密度
　　当采用三原色工作时，模版控制特别重要。因为这些油墨在某种程度上是透明的（特别是UV油墨），模版的变化可导致印刷油墨墨膜厚度的改变，并且随之导致印刷颜色的色偏。这个色偏可以通过墨膜的光吸收量来描述，称做光学密度。使用密度计可以测量印刷颜色的光学密度。

　　密度计以对数的形式现实油墨密度的测量结果。简单地说，这个值描述"标准白"材料吸收光与测量材料吸收光的比率。

　　"正常着墨"是一个用来描述正确的关于特殊油墨/材料组合印刷的光学密度。通过记录印刷品的密度计测量值，就可以体会正常着墨--意味着颜色视觉正常再现--这样采用同样的油墨/材料组合印刷时，就有一个基础可以依据。通过这一方法，可以检测变化并可以保持印刷品在可接受的宽容度范围内。

网点增大和损失
　　网点尺寸的改变可能是最平常的--并且很难精确--导致不精确的颜色。发生在印前或生产过程中的网点的任何变化都会对影象的颜色质量产生破坏性的影响。由于这个原因，监控整个生产过程的网点尺寸并察觉和修正所发现的任何偏差。

　　在网屏曝光期间，当一个半色调网点转移到模版上时，网点尺寸会增大或减小。这些胶片与最终印刷品之间网点尺寸的非预期扩大或减小通常被称做网点增大和网点损失，如图5所述。注意高光网点的网点损失通常被称做锐化，而暗调网点的网点损失通常称做糊版。

　　在大多数情况下，扩大和损失通常由下列原因造成：
* 由于网屏织物选择的不正确（选用的织物的网孔尺寸与纤维直径的比例不对）造成的墨膜厚度不正确。
* 不正确的模版制作过程，包括曝光过程的真空压力低、过度曝光以及模版显影不足（曝光后被冲蚀）。
* 不正确的胶辊设置，包括压力和速度过大。
* 不正确的油墨粘性。
* 材料表面特性

　　为确保半色调的准确再现，需要为网点增大和损失测量并标准化可接受的容差。带有半色调图案的胶片对于决定特定的半色调/网孔组合是否可以获得可接受的阶调范围非常有。但是需要把它们同密度计联接起来，以便测量预期的网点增大或缩小的程度。

　　密度计将提供有关半色调的覆盖面积或网点百分比的面积的信息。这指得是半色调的印刷部分占测量面积的百分比。几天大多数密度计可以测量原稿阳图正片的覆盖面积和印刷影象的半色调覆盖面积，然后自动比较这些读数并直接显示网点增大或损失值。
表 4



　　这个表给出了通过密度计获取的网点区域的采样测量。当印刷网点尺寸比用于网屏曝光的软片上的网点尺寸大或小时，就发生了网点增大或损失。

　　为确定特定的应用种网点增大/损失的情况，需要用一个半色调梯尺曝光网屏，然后选择合适的油墨、材料组合印刷梯尺。这个梯尺应该至少包含五个梯级（例如：一系列半色调的网屏代表逐步增加的阶调值），添加一块代表100%覆盖。

　　印刷和固化测试印刷完成后，测量并记录固体区域网点面积的百分比。接着，测量并记录每一个网屏梯级的网点面积百分比。然后以X-Y坐标图的形式绘出测试印刷覆盖值的百分比，以及由原始测试胶片表示的理想值。

　　例如，假定通过指定的应用获取表4给出的值阳图正片的网点面积值（Af）代表底线，以此为基础同印刷网点（Ap）面积值比较。这些测量结果形成的图形如图6所示，并有助于查明任何表现为网点扩大或损失的偏差。

　　然而，注意这一描述仅适用于网屏、模版、油墨、材料、及印刷机的类型和设置的特定组合。如果这些变量种的任何一个改变（例如，同样的油墨在不同的材料上用不同的印刷机印刷），就不得不为那个特定的变量组合创建新的描述。

油墨叠印
　　油墨叠印是半色调网点工作的副产品。它指得是不同颜色的网点重复印刷时得位置。注意，在三原色印刷中，目的就是以配色得方式排列黄、品、青、黑得网点，根据网点的接近程度产生视觉上的附加色。因此理想上讲，不同颜色的网点讲不会重叠。但是因为三原色印刷包括各种尺寸的不可记数的网点以不同的角度印刷，油墨套印时不可避免的。

　　油墨叠印主要受最初的墨层的干燥程度以及在其上印刷的附加墨层厚度的影响。产生的任何油墨套印应该包括整个印刷过程的均匀油墨覆盖，并且如果印刷网点肩并肩且以一定距离观察，套印颜色应该按着预期的最终颜色显现。油墨套印的质量可以通过检查在100%覆盖的大面积区域两色及三色叠印的均匀性进行视觉地评价和检查。大部分印刷测试条都具有叠印区域，当印刷时，可更容易地发现油墨叠印问题。如果黄、品、青的叠印产生一个近似的中性黑或灰，油墨叠印就可接受。否则，就必须通过调节半色调网屏的角度或在印前及生产过程中采取其他的调节减少油墨叠印。

总结
　　虽然前面的程序和计算可以形成一个有效的质量控制系统的基础，它们将仅对确保整个过程的一致性有用。表5中总结了应该控制的主要印刷特性。一旦理解了这些特性，就可以把注意力集中到对它们有影响的变量上去，这些变量如表6所示，这些变量连同可测变量一起必须逐一标准化。



　　标准化印前和印刷过程需要耐性和对细节的注意。同时也需要正确的工具和记录数据的精确一致。虽然测量指定参数和建立可接受的宽容度的过程可能很乏味，在印刷质量和整个过程的效率方面的长期益处要比做出的努力多得多。简单地说，标准化有助于减少问题得发生。
表 6