印刷用密度计的发展与前景

密度计是印刷质量检测的一个重要工具，是推动印刷产业向数字化发展的一个有力工具。在国外对于此类密度计的研究已有约90年的历史，并且依然在不断完善当中；我国对此研究仅仅只有40年的历史，虽然起步比较晚，但是也取得了一定的成果。随着科技的进步，此类密度计在功能和结构上都有了不小的变化。文章就此类密度计的发展史以及滤色片密度计、分光密度计的工作原理、结构、分类等做了较为详细的介绍。Z后，对此类密度计的发展前景进行了展望。

使用密度计对网点面积、实地密度、叠印率、网点增大值和相对反差值等的测量，可以为印刷中的各道工序的产品质量控制提供了可靠的数据依据及评定质量的标准。在印刷中，使用的密度计均属于光学密度计，测量的是光学密度。

光学密度是物体吸收光线的特性量度，即人射光量与反射光量或透射光量之比，常用以10为底的反射率倒数或透射率倒数的对数来表示。光学密度计是一种用来间接确定表面吸收光的量的仪器，它的工作原理：比较表面反射光(或透射光)的强度与照射在表面上的光强度，然后通过大家认可的逻辑关系来计算密度值。

1、密度计在国内外的发展情况

密度计的发展距今已有大约90年的历史了。在20世纪初，国外就已经拥有了透射密度计。后来到了1925年，通过对已有透射密度计的改良，由H.MillsCartwright和C.D.Hallam设计出了一款新型的反射密度计，它可用于对照片和半色调印品的密度进行测量。在1929年，由EastmanKodak公司推出了一款名为Capstaff—Purdy的密度计。

在此密度计的基础上，又由J.W.Mcfarlane，和EastmanKodak公司在1933年，研制出一种新的反射密度计，这个密度计将入射光的角度固定为45°。同时，在设计时还加人了一个标准白板，通过两个光路将样本的反射光与标准白板的反射光反射到接收设备中，再通过分析和计算得到密度值。

到了1936年，由NORAM.Mohler、DeliaAnnTaylor，SmithCollege、Northampton和Mass在《J.O.S.A》杂志上发表了一篇论文，论文中介绍了一种新的反射密度计，在这款密度计中，采用光电池作为反射光的接收元件。采用光电池可以减少外部设备提供电压；同时，它对变化的光源拥有一个线性的响应。

在20世纪40年代，WesternElectricRA—t100透射密度计成为了当时Z受欢迎的一种密度计。但是，反射密度计的发展并不是很好，因为它的精度达不到人们预期的效果。到了1949年，由R.L.Huber和A.B.Raus，以WesternElectricRA—t100透射密度计为基础，又研制出了一种反射一透射光电密度计。这个密度计是在原有的透射密度计基础上对整个光学系统进行了改良，加入了一个用于测量反射密度的光学系统；另外，该密度计中加入了青滤色片，使密度计可以用来测量单色和彩色印刷品。这款密度计打破了以前密度计只能单一的测量反射或透射密度的历史。

到了20世纪50年代末，由AlbetJ.Derr研制出了一种新的反射密度计。Ⅲ9该密度计采用8个钨丝灯组成一个系统作为光源，以一个5°的圆锥角的形式照射到样本表面，照射孔径为10mm，这样可以减少不必要的光照射到样本上，影响测量精度。同时，在反射光接收的路径上还加入了彩色滤色片，因此可以对多色叠印的印品进行密度测量。现在所使用的彩色反射密度计大都采用这种形式。

与国外相比，我国对密度计的研究就比较晚了。七十年代以前我国印刷所使用的密度计完全依赖进口。后来根据“28项新产品研制计划”，广州金星仪器厂于1978年试制成功了我国diyi台MCF一1型反射式密度计和diyi台MC1—1型透射式彩色密度计。这两种彩色密度计采用中规模集成电路及数字显示等技术，体积小，重量轻，外形美观，接近国外同类产品水平，填补了我国印刷行业在色光密度测量方面的空白，为国家节省了大量外汇。

2、密度计发展前景及应用

虽然我国的密度计产业也已经发展了几十年，但是现在市面上所销售和使用的绝大部分依然是国外的产品，国内对于密度计的研究和生产还有很长的路要走。

现在市场上通常使用的密度计大都采用卤钨丝灯。白炽灯作为光源，它的寿命比较短，温度高散热不好还伴有热辐射，需要加入滤色片对红外光进行过滤，增加了密度计结构的复杂性。而随着固体发光材料的进一步开发，半导体技术的逐步改进第四代照明光源白光LED已经广泛的应用于我们的日常生活中，国外一些新的颜色检测仪器已经开始采用LED作为光源。

因此，采用白光LED作为密度计的照明光源必将是密度计发展的一个方向。白光LED光源属于绿色照明光源，白光LED固态光源，具有寿命长、省电、体积小、耐震性好、GX、响应时间快、驱动电压低等优点，随着芯片技术的发展，价格的下降，它必将成为可能替代荧光灯、白炽灯的环保型、节能型照明光源。同时，现在生产的白光LED光源已经有多种色温形式，基本可以满足密度计所用光源的要求。

传统的密度计中，大都采用滤色片加上光电传感器对反射光进行分色并接收。但是这种形式增加了密度计结构的复杂性，同时，也增加了成本。现在生产出的颜色传感器已经将光电传感器与滤波器集成到了一起，可以对光信号进行分色和接收。另外，如TCS230颜色传感器，它同样可以对反射光进行分色，它通常用于颜色的识别与检测。同时，它拥有一个特别的性能，即从此传感器中输出的信号为数字信号。

一般颜色传感器输出为模拟信号，需要通过A/D转换对该信号进一步处理，机器才能进行识别，增加了电路的复杂性，并且存在较大的识别误差，影响了识别的效果。而采用此传感器作为光接收元件不仅省去了滤色片，同时也省去了A/D转换的过程简化了密度计的结构，节省了成本。随着传感器技术的不断发展和完善，使用颜色传感器代替滤色片和光电传感器是密度计发展的一个方向。

近两年印刷在线检测系统发展迅猛，除了传统的对套准进行监控外，密度也成为在线检测对印品质量监控的一个重要指标。在线检测系统中对密度的测量原理同传统的密度计相同，只是要求检测的频率有所增加，从之前的抽样检测到现在每张印品均需要检测。这就对整个密度检测系统的计算速率提出了很高的要求，而采用颜色传感器设计的密度测量系统，能够满足在线检测高速、GX的要求。

综上所述，密度作为印刷品质量检测的一个重要指标，密度计也必将会是今后我们研究的一个重要方向，将密度计更好、更快的国产化，必将成为我们印刷人努力的一个方向。