密度計(jì)是印刷質(zhì)量檢測(cè)的一個(gè)重要工具，是推動(dòng)印刷產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化發(fā)展的一個(gè)有力工具。在國外對(duì)于此類密度計(jì)的研究已有約90年的歷史，并且依然在不斷完善當(dāng)中；我國對(duì)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(jìn)步，此類密度計(jì)在功能和結(jié)構(gòu)上都有了不小的變化。文章就此類密度計(jì)的發(fā)展史以及濾色片密度計(jì)、分光密度計(jì)的工作原理、結(jié)構(gòu)、分類等做了較為詳細(xì)的介紹。Z后，對(duì)此類密度計(jì)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

使用密度計(jì)對(duì)網(wǎng)點(diǎn)面積、實(shí)地密度、疊印率、網(wǎng)點(diǎn)增大值和相對(duì)反差值等的測(cè)量，可以為印刷中的各道工序的產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)及評(píng)定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。在印刷中，使用的密度計(jì)均屬于光學(xué)密度計(jì)，測(cè)量的是光學(xué)密度。

光學(xué)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(shù)或透射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)來表示。光學(xué)密度計(jì)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(qiáng)度與照射在表面上的光強(qiáng)度，然后通過大家認(rèn)可的邏輯關(guān)系來計(jì)算密度值。

1、密度計(jì)在國內(nèi)外的發(fā)展情況

密度計(jì)的發(fā)展距今已有大約90年的歷史了。在20世紀(jì)初，國外就已經(jīng)擁有了透射密度計(jì)。后來到了1925年，通過對(duì)已有透射密度計(jì)的改良，由H.MillsCartwright和C.D.Hallam設(shè)計(jì)出了一款新型的反射密度計(jì)，它可用于對(duì)照片和半色調(diào)印品的密度進(jìn)行測(cè)量。在1929年，由EastmanKodak公司推出了一款名為Capstaff—Purdy的密度計(jì)。

在此密度計(jì)的基礎(chǔ)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(jì)，這個(gè)密度計(jì)將入射光的角度固定為45°。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)還加人了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)白板，通過兩個(gè)光路將樣本的反射光與標(biāo)準(zhǔn)白板的反射光反射到接收設(shè)備中，再通過分析和計(jì)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(fā)表了一篇論文，論文中介紹了一種新的反射密度計(jì)，在這款密度計(jì)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(shè)備提供電壓；同時(shí)，它對(duì)變化的光源擁有一個(gè)線性的響應(yīng)。

在20世紀(jì)40年代，WesternElectricRA—t100透射密度計(jì)成為了當(dāng)時(shí)Z受歡迎的一種密度計(jì)。但是，反射密度計(jì)的發(fā)展并不是很好，因?yàn)樗木冗_(dá)不到人們預(yù)期的效果。到了1949年，由R.L.Huber和A.B.Raus，以WesternElectricRA—t100透射密度計(jì)為基礎(chǔ)，又研制出了一種反射一透射光電密度計(jì)。這個(gè)密度計(jì)是在原有的透射密度計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了改良，加入了一個(gè)用于測(cè)量反射密度的光學(xué)系統(tǒng)；另外，該密度計(jì)中加入了青濾色片，使密度計(jì)可以用來測(cè)量單色和彩色印刷品。這款密度計(jì)打破了以前密度計(jì)只能單一的測(cè)量反射或透射密度的歷史。

到了20世紀(jì)50年代末，由AlbetJ.Derr研制出了一種新的反射密度計(jì)。Ⅲ9該密度計(jì)采用8個(gè)鎢絲燈組成一個(gè)系統(tǒng)作為光源，以一個(gè)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(cè)量精度。同時(shí)，在反射光接收的路徑上還加入了彩色濾色片，因此可以對(duì)多色疊印的印品進(jìn)行密度測(cè)量。現(xiàn)在所使用的彩色反射密度計(jì)大都采用這種形式。

與國外相比，我國對(duì)密度計(jì)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(jì)完全依賴進(jìn)口。后來根據(jù)“28項(xiàng)新產(chǎn)品研制計(jì)劃”，廣州金星儀器廠于1978年試制成功了我國diyi臺(tái)MCF一1型反射式密度計(jì)和diyi臺(tái)MC1—1型透射式彩色密度計(jì)。這兩種彩色密度計(jì)采用中規(guī)模集成電路及數(shù)字顯示等技術(shù)，體積小，重量輕，外形美觀，接近國外同類產(chǎn)品水平，填補(bǔ)了我國印刷行業(yè)在色光密度測(cè)量方面的空白，為國家節(jié)省了大量外匯。

2、密度計(jì)發(fā)展前景及應(yīng)用

雖然我國的密度計(jì)產(chǎn)業(yè)也已經(jīng)發(fā)展了幾十年，但是現(xiàn)在市面上所銷售和使用的絕大部分依然是國外的產(chǎn)品，國內(nèi)對(duì)于密度計(jì)的研究和生產(chǎn)還有很長的路要走。

現(xiàn)在市場(chǎng)上通常使用的密度計(jì)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(duì)紅外光進(jìn)行過濾，增加了密度計(jì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。而隨著固體發(fā)光材料的進(jìn)一步開發(fā)，半導(dǎo)體技術(shù)的逐步改進(jìn)第四代照明光源白光LED已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于我們的日常生活中，國外一些新的顏色檢測(cè)儀器已經(jīng)開始采用LED作為光源。

因此，采用白光LED作為密度計(jì)的照明光源必將是密度計(jì)發(fā)展的一個(gè)方向。白光LED光源屬于綠色照明光源，白光LED固態(tài)光源，具有壽命長、省電、體積小、耐震性好、GX、響應(yīng)時(shí)間快、驅(qū)動(dòng)電壓低等優(yōu)點(diǎn)，隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，價(jià)格的下降，它必將成為可能替代熒光燈、白熾燈的環(huán)保型、節(jié)能型照明光源。同時(shí)，現(xiàn)在生產(chǎn)的白光LED光源已經(jīng)有多種色溫形式，基本可以滿足密度計(jì)所用光源的要求。

傳統(tǒng)的密度計(jì)中，大都采用濾色片加上光電傳感器對(duì)反射光進(jìn)行分色并接收。但是這種形式增加了密度計(jì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時(shí)，也增加了成本?，F(xiàn)在生產(chǎn)出的顏色傳感器已經(jīng)將光電傳感器與濾波器集成到了一起，可以對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分色和接收。另外，如TCS230顏色傳感器，它同樣可以對(duì)反射光進(jìn)行分色，它通常用于顏色的識(shí)別與檢測(cè)。同時(shí)，它擁有一個(gè)特別的性能，即從此傳感器中輸出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。

一般顏色傳感器輸出為模擬信號(hào)，需要通過A/D轉(zhuǎn)換對(duì)該信號(hào)進(jìn)一步處理，機(jī)器才能進(jìn)行識(shí)別，增加了電路的復(fù)雜性，并且存在較大的識(shí)別誤差，影響了識(shí)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(shí)也省去了A/D轉(zhuǎn)換的過程簡化了密度計(jì)的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了成本。隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)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(jì)發(fā)展的一個(gè)方向。

近兩年印刷在線檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展迅猛，除了傳統(tǒng)的對(duì)套準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)控外，密度也成為在線檢測(cè)對(duì)印品質(zhì)量監(jiān)控的一個(gè)重要指標(biāo)。在線檢測(cè)系統(tǒng)中對(duì)密度的測(cè)量原理同傳統(tǒng)的密度計(jì)相同，只是要求檢測(cè)的頻率有所增加，從之前的抽樣檢測(cè)到現(xiàn)在每張印品均需要檢測(cè)。這就對(duì)整個(gè)密度檢測(cè)系統(tǒng)的計(jì)算速率提出了很高的要求，而采用顏色傳感器設(shè)計(jì)的密度測(cè)量系統(tǒng)，能夠滿足在線檢測(cè)高速、GX的要求。

綜上所述，密度作為印刷品質(zhì)量檢測(cè)的一個(gè)重要指標(biāo)，密度計(jì)也必將會(huì)是今后我們研究的一個(gè)重要方向，將密度計(jì)更好、更快的國產(chǎn)化，必將成為我們印刷人努力的一個(gè)方向。