印刷用密度計的發展與前景

密度計是印刷質量檢測的一個重要工具，是推動印刷產業向數字化發展的一個有力工具。在國外對于此類密度計的研究已有約90年的歷史，并且依然在不斷完善當中；我國對此研究僅僅只有40年的歷史，雖然起步比較晚，但是也取得了一定的成果。隨著科技的進步，此類密度計在功能和結構上都有了不小的變化。文章就此類密度計的發展史以及濾色片密度計、分光密度計的工作原理、結構、分類等做了較為詳細的介紹。Z后，對此類密度計的發展前景進行了展望。

使用密度計對網點面積、實地密度、疊印率、網點增大值和相對反差值等的測量，可以為印刷中的各道工序的產品質量控制提供了可靠的數據依據及評定質量的標準。在印刷中，使用的密度計均屬于光學密度計，測量的是光學密度。

光學密度是物體吸收光線的特性量度，即人射光量與反射光量或透射光量之比，常用以10為底的反射率倒數或透射率倒數的對數來表示。光學密度計是一種用來間接確定表面吸收光的量的儀器，它的工作原理：比較表面反射光(或透射光)的強度與照射在表面上的光強度，然后通過大家認可的邏輯關系來計算密度值。

1、密度計在國內外的發展情況

密度計的發展距今已有大約90年的歷史了。在20世紀初，國外就已經擁有了透射密度計。后來到了1925年，通過對已有透射密度計的改良，由H.MillsCartwright和C.D.Hallam設計出了一款新型的反射密度計，它可用于對照片和半色調印品的密度進行測量。在1929年，由EastmanKodak公司推出了一款名為Capstaff—Purdy的密度計。

在此密度計的基礎上，又由J.W.Mcfarlane，和EastmanKodak公司在1933年，研制出一種新的反射密度計，這個密度計將入射光的角度固定為45°。同時，在設計時還加人了一個標準白板，通過兩個光路將樣本的反射光與標準白板的反射光反射到接收設備中，再通過分析和計算得到密度值。

到了1936年，由NORAM.Mohler、DeliaAnnTaylor，SmithCollege、Northampton和Mass在《J.O.S.A》雜志上發表了一篇論文，論文中介紹了一種新的反射密度計，在這款密度計中，采用光電池作為反射光的接收元件。采用光電池可以減少外部設備提供電壓；同時，它對變化的光源擁有一個線性的響應。

在20世紀40年代，WesternElectricRA—t100透射密度計成為了當時Z受歡迎的一種密度計。但是，反射密度計的發展并不是很好，因為它的精度達不到人們預期的效果。到了1949年，由R.L.Huber和A.B.Raus，以WesternElectricRA—t100透射密度計為基礎，又研制出了一種反射一透射光電密度計。這個密度計是在原有的透射密度計基礎上對整個光學系統進行了改良，加入了一個用于測量反射密度的光學系統；另外，該密度計中加入了青濾色片，使密度計可以用來測量單色和彩色印刷品。這款密度計打破了以前密度計只能單一的測量反射或透射密度的歷史。

到了20世紀50年代末，由AlbetJ.Derr研制出了一種新的反射密度計。Ⅲ9該密度計采用8個鎢絲燈組成一個系統作為光源，以一個5°的圓錐角的形式照射到樣本表面，照射孔徑為10mm，這樣可以減少不必要的光照射到樣本上，影響測量精度。同時，在反射光接收的路徑上還加入了彩色濾色片，因此可以對多色疊印的印品進行密度測量。現在所使用的彩色反射密度計大都采用這種形式。

與國外相比，我國對密度計的研究就比較晚了。七十年代以前我國印刷所使用的密度計完全依賴進口。后來根據“28項新產品研制計劃”，廣州金星儀器廠于1978年試制成功了我國diyi臺MCF一1型反射式密度計和diyi臺MC1—1型透射式彩色密度計。這兩種彩色密度計采用中規模集成電路及數字顯示等技術，體積小，重量輕，外形美觀，接近國外同類產品水平，填補了我國印刷行業在色光密度測量方面的空白，為國家節省了大量外匯。

2、密度計發展前景及應用

雖然我國的密度計產業也已經發展了幾十年，但是現在市面上所銷售和使用的絕大部分依然是國外的產品，國內對于密度計的研究和生產還有很長的路要走。

現在市場上通常使用的密度計大都采用鹵鎢絲燈。白熾燈作為光源，它的壽命比較短，溫度高散熱不好還伴有熱輻射，需要加入濾色片對紅外光進行過濾，增加了密度計結構的復雜性。而隨著固體發光材料的進一步開發，半導體技術的逐步改進第四代照明光源白光LED已經廣泛的應用于我們的日常生活中，國外一些新的顏色檢測儀器已經開始采用LED作為光源。

因此，采用白光LED作為密度計的照明光源必將是密度計發展的一個方向。白光LED光源屬于綠色照明光源，白光LED固態光源，具有壽命長、省電、體積小、耐震性好、GX、響應時間快、驅動電壓低等優點，隨著芯片技術的發展，價格的下降，它必將成為可能替代熒光燈、白熾燈的環保型、節能型照明光源。同時，現在生產的白光LED光源已經有多種色溫形式，基本可以滿足密度計所用光源的要求。

傳統的密度計中，大都采用濾色片加上光電傳感器對反射光進行分色并接收。但是這種形式增加了密度計結構的復雜性，同時，也增加了成本。現在生產出的顏色傳感器已經將光電傳感器與濾波器集成到了一起，可以對光信號進行分色和接收。另外，如TCS230顏色傳感器，它同樣可以對反射光進行分色，它通常用于顏色的識別與檢測。同時，它擁有一個特別的性能，即從此傳感器中輸出的信號為數字信號。

一般顏色傳感器輸出為模擬信號，需要通過A/D轉換對該信號進一步處理，機器才能進行識別，增加了電路的復雜性，并且存在較大的識別誤差，影響了識別的效果。而采用此傳感器作為光接收元件不僅省去了濾色片，同時也省去了A/D轉換的過程簡化了密度計的結構，節省了成本。隨著傳感器技術的不斷發展和完善，使用顏色傳感器代替濾色片和光電傳感器是密度計發展的一個方向。

近兩年印刷在線檢測系統發展迅猛，除了傳統的對套準進行監控外，密度也成為在線檢測對印品質量監控的一個重要指標。在線檢測系統中對密度的測量原理同傳統的密度計相同，只是要求檢測的頻率有所增加，從之前的抽樣檢測到現在每張印品均需要檢測。這就對整個密度檢測系統的計算速率提出了很高的要求，而采用顏色傳感器設計的密度測量系統，能夠滿足在線檢測高速、GX的要求。

綜上所述，密度作為印刷品質量檢測的一個重要指標，密度計也必將會是今后我們研究的一個重要方向，將密度計更好、更快的國產化，必將成為我們印刷人努力的一個方向。