专色油墨配色的颜色测量和不确定度评定

董娟娟，余成发，汪 萍

董娟娟/安徽新闻出版职业技术学院包装工程系讲师，硕士（安徽合肥230036）；余成发/安徽新闻出版职业技术学院副教授（安徽合肥230036）；汪萍/安徽新闻出版职业技术学院助教（安徽合肥230036）。

专色油墨因其色域宽、标识功能强和防伪性高，一直受到很多企业的欢迎，通常用于小面积印刷工业中，如，标签印刷。专色油墨的配色分为人工配色和计算机配色，而计算机配色因其效率高、精度高的优点，近年来受到很多单位的欢迎。在配色过程中，实验的进行和实验数据的选取是决定配色成功的重要因素，对光谱颜色测量的数据进行不确定度评定是评定结果准确性的最佳方法。

一、配色原理

目前的专色油墨配色是基于库贝卡-芒克双常数理论。油墨的光谱反射率与油墨吸收和散射之间的关系十分复杂，但此理论通过假设光线在介质内的运动方向只考虑两个，即光线照射在材料表面，除少部分表面反射外，大部分进入材料内部，被色料吸收和散射而产生不同的颜色。此理论在许多情况下预测的配方具有相当的精度，成为色料工业的研究基础。通过对油墨反射率R的测量反映油墨的吸收系数K和油墨的散射系数S，有如下关系式：K/S=(1-R∞)2/（2R∞）。多年来的实践证明，可以达到良好配色效果的是三刺激值配色。其原理是三刺激值相等的两个颜色给人的感觉相同，即目标样与标样的三刺激值应无限接近，（△X，△Y，△Z）→（0，0，0），达到颜色匹配的目的。这种配色方式的前提是影响三刺激值的照明体、观察者和测色仪器都相同，否则无法比较结果。标样由客户提供，油墨和承印物有时候不同，因此多属条件配色，三刺激值配色是应用最普遍和最有实用意义的配色方法。

二、计算方法

混色系统的色空间必须是一个均匀的颜色空间，即要求任意颜色的色度点之间的几何距离（或数量值）的大小（即色差）、所代表的颜色差别量的大小、与人眼视觉上色感知差别成正比。满足这一要求的均匀颜色空间有CIE1976△L*△a*△b*均匀颜色空间和CIE1976L*u*v*均匀颜色空间他们在颜色科学工程领域得到了广泛应用。其中CIE1976△L*△a*△b*均匀颜色空间，它克服了CIE1964XYZ坐标上的相等距离并不相当于所观察到的相等色彩的问题。

在色度学上，两种颜色在一定条件下，其总色差△E在一定范围内即可认为颜色是一样的。△E=[△L*]2+(△a*)2+(△b*)2]1/2△E的数值越小，代表色差越小，即样品和标准的颜色越接近，利用这种关系可以大致掌握色度值与结果色间关系，如表1。

表1 色度值与结果色关系

以下为油墨的三刺激值之间的关系。

上面公式中XYZ分别为CIE1964补充标准色度系统10°视场中颜色的三刺激值。φ（λ）是三刺激函数；x（λ）、y（λ）、z（λ）分别为色度系统中的色匹配函数，Δλ是波长间隔。

K10是归一化函数，以完全漫反射体的三刺激值Y=100求得：

由以上的推导，可以知道测量光谱反射率R（λ）与s（λ）、λ以及测量条件有密切的关系。

三、实验安排

（一）测量环境的确定

在配色的实验过程中，对于测量环境的选取要严格要求。不同光源下，同一物体会呈现不同的颜色，这给颜色测量的可重现性带来了不便。为了统一颜色的评价标准，CIE对于颜色的测量和计算推荐了标准照明体A、B、C和D55、D65、D75等多种照明体。这样，对颜色的评价可以在CIE规定的照明体或光源下进行，具有了统一的标准。CIE标准照明体D65是以在地球上不同地点对日光进行光谱辐射检测的大量数据为基础，总结出的一组相对光谱功率分布数据。为了达到颜色测量的标准化，在可能的情况下，应尽量使用标准照明体D65。标准照明体不一定必须由一个光源直接提供，也并不一定用某一光源来实现。为了实现CIE规定的标准照明体要求，还规定了相关的标准光源，以具体实现标准照明体所要求的光谱能量分布。

本实验中，选用D65标准照明体，x10、y10、z10标准观察者。测量几何条件为散射45°/0°，适合于表面介于高光泽和高漫射间的样品。这种测量环境更容易保持稳定，可以直接测量颜色的三刺激值，同时符合中国颜色体系对原始数据测量环境的要求。

（二）实验安排

实验仪器：X-Rite530(分光光度计、D65光源、标准观察者10°)，ASIC2-5IGT Sartorius-BP 电子天平（max=310g，d=0.001g）

承印物：157g进口铜版纸、80g铜版纸、色谱灰色、色谱黑色

油墨：杭华油墨化学有限公司青、品、黄、黑胶印四色墨

印刷条件：印刷速度4m/s；印刷压力250N/cm；温度：20℃左右；相对湿度50%左右。

打样前用注墨器将油墨添加到匀墨辊上，匀墨时间40S，上墨时间为20S。将纸张固定在适性仪上印刷。24h后等油墨干燥稳定后，对色样进行测量并记录。

在实验过程中采用同一批的油墨和纸张，大批量印刷，挑选出印迹清楚、墨色均匀的印刷品进行测量，降低实验的不稳定性给配色结果带来的影响。通过在不同承印材料上的10次色样测量和计算，计算出结果。

四、不确定度的评定

测量技术的水平、测量结果的可靠性、测量工作的价值都在于测量的精确度。为了降低印刷行业中因颜色测量偏差而造成的专色配色差别问题，更好地控制专色油墨配色的质量，需要对颜色测量的结果质量进行评定。测量的目的是准确获得被测量的量值。因此在报告测量结果时，必须给出被测量的量值及相应信息，相应信息是指测量结果的可信程度。而测量结果的可信程度取决于测量不确定度的大小。测量不确定度的值越小，说明测量结果越接近真值，准确度越高。因此测量活动结束时，不但要给出测量结果的量值，还要给出测量结果量值的不确定度。

通过测量误差引出算数平均值，再引出残差和自由度，进而引出实验标准偏差，来表征对同一被测量作n次测量结果的分散性。而表征合理的赋予被测量之值的分散性，并与测量结果相联系的参数就是测量不确定度。因此，实验标准偏差是测量不确定度评定的重要参数，也是测量不确定度评定的理论基础。

根据ISO不确定度A类评定方法，在对样品进行颜色测量时，当单一样品测量次数n不小于10时，表征测量结果分散性的量可以用贝塞尔公式算出。用平均值的标准偏差表示不确定度，则波长λ处的光谱反射率R（λ）的不确定度

其中Ri（λ）表示波长λ处的光谱反射率的第i次测量结果；是反射率测量n次的平均值。根据上式，表2为专色油墨分别印刷在铜版纸和胶版纸上的色差结果。

表2 测量色差结果

1.铜版纸印刷色条。

A类不确定度表示：

B类不确定度表示：

仪器测量重复性误差a=0.01

Xi服从均匀分布，则

则 U=kuc=2×0.0082=0.016(k=2)

2.胶版纸印刷色条。

A类不确定度表示：

B类不确定度表示：

仪器测量重复性误差a=0.01

Xi服从均匀分布，则

则 U=kuc=2×0.0077=0.015(k=2)

不确定度报告：

仪器扩展不确定度：

铜版纸印刷：扩展不确定度U=0.016(k=2)

胶版纸印刷：扩展不确定度U=0.015(k=2)

五、结论

本文根据ISO推荐的不确定度评定方法，推导出胶版专色印刷中油墨色度值的不确定度计算方法，将之量化。最后通过实验数据证明该计算方法能满足工业要求，可以将实验结果应用到配色中。