李 雪 陳蘊(yùn)智

(天津科技大學(xué),天津 ,300222)

高光澤彩噴紙圖像打印質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)因素分析

李 雪 陳蘊(yùn)智

(天津科技大學(xué),天津 ,300222)

采用灰關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)影響高光澤彩色噴墨打印紙圖像打印質(zhì)量的因素進(jìn)行了優(yōu)勢(shì)因素分析。結(jié)果表明,紙張的粗糙度對(duì)高光澤彩噴紙打印圖像的色密度、色域、色差和清晰度等均有非常明顯的影響。而光澤度對(duì)紙張打印性能的影響并不顯著。

灰關(guān)聯(lián)分析;關(guān)聯(lián)度;優(yōu)勢(shì)因素分析;高光澤彩噴紙;光學(xué)性能

彩噴紙一般可以分為兩大類(lèi):一類(lèi)是普通彩噴紙,是在紙機(jī)施膠壓榨部進(jìn)行表面施膠的高級(jí)紙張(一般是堿性施膠的紙)。另一類(lèi)是涂布的彩色噴墨打印紙,它的特點(diǎn)在于彩色噴墨打印的質(zhì)量好,能滿足噴墨打印各項(xiàng)性能的要求,特別是彩噴相紙的打印質(zhì)量可以與沖印出來(lái)的相片質(zhì)量相媲美。其支持體一般為 RC紙基 (彩噴涂塑紙基),適于色彩鮮明、有照相畫(huà)面效果的圖像輸出。有較高分辨率,一般在720 dpi,打印的圖像清晰亮麗、光澤好,在室內(nèi)有良好耐光性和耐水性。一般配合高檔噴墨打印機(jī)打印輸出。它的另一特點(diǎn)就是能滿足大規(guī)模成像的需要,能?chē)娔蛴〕龃蠓娴牟噬珗D像。

隨著噴墨印刷技術(shù)的不斷成熟及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,人們對(duì)于彩色噴墨打印紙尤其是照片級(jí)高光澤彩色噴墨打印紙的圖像打印質(zhì)量要求也在不斷增加。對(duì)于紙張打印質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法一般有基于肉眼視覺(jué)系統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)和根據(jù)物理方法量化的客觀評(píng)價(jià)。主觀評(píng)價(jià)往往受到諸多因素的影響,評(píng)價(jià)結(jié)果重復(fù)性較差。而以物理測(cè)量為基礎(chǔ)的客觀評(píng)價(jià)重復(fù)性好,容易在此基礎(chǔ)上做出正確的判斷?？陀^評(píng)價(jià)采用技術(shù)手段以物理儀器測(cè)量為基礎(chǔ),測(cè)量打印圖像的固有特征指標(biāo),如色密度、階調(diào)層次、色域、墨點(diǎn)圓度等[1]。同時(shí),紙張的物理性能尤其是光學(xué)性能,如光澤度、白度、粗糙度等對(duì)其打印性能也有著不容忽視的影響。關(guān)于紙張的光學(xué)性能對(duì)打印性能的影響,傳統(tǒng)的方法只能根據(jù)測(cè)得的某些打印性能指標(biāo)主觀地進(jìn)行分析,并不能得到準(zhǔn)確、數(shù)值化的結(jié)果。只有先分清影響因素之間的關(guān)系,才能更科學(xué)有效地通過(guò)改進(jìn)紙張的物理性能來(lái)完善其打印性能。為解決這個(gè)問(wèn)題,本課題采用了灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)影響高光澤彩噴紙圖像打印質(zhì)量的多種因素進(jìn)行了優(yōu)勢(shì)因素分析,根據(jù)關(guān)聯(lián)度矩陣可以明顯地分清多種影響因素之間的關(guān)系。應(yīng)用這種方法對(duì)紙張的光學(xué)性能與打印性能進(jìn)行優(yōu)勢(shì)因素分析,可以直觀、科學(xué)地對(duì)紙張的生產(chǎn),特別是對(duì)采用的涂布技術(shù)起到定向的指導(dǎo)作用,從而改善紙張的打印性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)選擇 4種市售高光澤彩色噴墨打印紙,所有紙樣均為 A4幅面,具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 4種市售高光澤彩色噴墨打印紙紙樣參數(shù)

實(shí)驗(yàn)儀器:L&W PPS Tester粗糙度測(cè)定儀;L&W ELREPHO白度和不透明度測(cè)定儀;L&W Micrometer 51厚度儀;XGP(20°～75°) 鏡像光澤度計(jì);Epson Stylus Photo R1800彩色噴墨打印機(jī);X-Rite 418反射式密度計(jì);Gretag Macbeth Eye-One?分光光度計(jì);Pixera 600ES顯微照相拍攝儀;Gretag-Macbeth ProfleMaker色彩管理軟件;Media Cybernetics Image-Pro Plus圖像分析軟件。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

(1)色密度

色密度是指墨水打印到紙上形成圖案或字跡時(shí)的密集性,是衡量打印圖像質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)。色密度影響最終的視覺(jué)效果和色彩逼真度。它主要受涂層油墨吸收性的影響。CMYKRGB實(shí)地色塊見(jiàn)圖1。用密度計(jì)分別測(cè)量密度值并計(jì)算每種紙樣的平均色密度值。色密度值越高,說(shuō)明墨點(diǎn)的連貫性越好,打印的圖像色彩越鮮艷逼真。

圖1 CMYKRGB實(shí)地色塊

(2)階調(diào)復(fù)制

圖2 10%～100%CMYKRGB梯尺

打印 CMYKRGB10%～100%梯尺,見(jiàn)圖2。并依次測(cè)量其色密度值,做出階調(diào)復(fù)制曲線,最后計(jì)算曲線斜率。色密度作為灰度的函數(shù),曲線的斜率越大,說(shuō)明紙張能夠表現(xiàn)的灰度范圍越寬,階調(diào)再現(xiàn)性越好。

(3)色差

使用分光光度計(jì)測(cè)量 4種紙樣 10%～100%CMYKRGB的L、a、b值,根據(jù)色差公式計(jì)算色差。色差越小,紙樣色彩復(fù)制的忠實(shí)性越好。

(4)色域

IT8.7-3色標(biāo)見(jiàn)圖3。利用分光光度計(jì)測(cè)量各色的 L、a、b值,利用 Profile Maker5.0軟件生成 I CC文件,得到每種紙樣的色域分布情況,見(jiàn)圖4。并計(jì)算色域面積,色域面積越大,紙樣的色彩再現(xiàn)能力越強(qiáng)。

(6)清晰度

將打印機(jī)與文件的分辨率均設(shè)定為 720 dpi,打印 CMYK四色單像素點(diǎn)矩陣及不同寬度的橫縱線條,使用顯微照相拍攝儀拍攝樣張中的墨點(diǎn)與線條。利用圖像分析軟件 Image-Pro Plus進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算,見(jiàn)圖5。本實(shí)驗(yàn)選用墨點(diǎn)圓度、線條粗糙度來(lái)評(píng)價(jià)圖像清晰度,能準(zhǔn)確地顯現(xiàn)墨水?dāng)U散的均一性。

1.3 灰關(guān)聯(lián)技術(shù)

圖5 墨點(diǎn)計(jì)算

灰色系統(tǒng)理論是 1982年由我國(guó)著名學(xué)者鄧聚龍教授創(chuàng)立的一門(mén)系統(tǒng)科學(xué)新學(xué)科,具有原創(chuàng)性的科學(xué)意義,是我國(guó)對(duì)系統(tǒng)科學(xué)的新貢獻(xiàn)?；依碚撘?“部分信息已知,部分信息未知的小樣本、貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象,主要通過(guò)對(duì)部分已知信息的生成、開(kāi)發(fā),提取有價(jià)值的信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。目前已受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛重視,并在農(nóng)業(yè)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、圖像信息、控制科學(xué)等眾多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,解決了許多過(guò)去難以解決的實(shí)際問(wèn)題[2]。

灰色關(guān)聯(lián)分析不僅是灰色系統(tǒng)理論的重要組成部分,且是灰色系統(tǒng)分析、建模、預(yù)測(cè)、決策的基石。如果說(shuō)灰色建模是灰色系統(tǒng)理論的核心,那么近幾年的研究表明,灰色關(guān)聯(lián)理論無(wú)疑是灰色系統(tǒng)中理論最成熟,應(yīng)用最廣泛,最具活力的部分[3]。

一般的抽象系統(tǒng)如社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)等都包含著許多因素,多種因素共同作用的結(jié)果決定系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。要進(jìn)行系統(tǒng)分析,首要的工作顯然是要分清這些因素間的關(guān)系,這樣才能抓住影響系統(tǒng)的主要矛盾、主要特征和主要關(guān)系。對(duì)于紙張打印性能的研究正是要綜合考慮多種因素對(duì)其圖像打印質(zhì)量的影響。作為因素分析的一種新方法,灰色關(guān)聯(lián)分析可以解決這方面的問(wèn)題[4]。

應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法,一般包括如下步驟:

(1)確定參考序列和比較序列

設(shè) X= {x0,x1,...,xm}為灰關(guān)聯(lián)因子集,x0為參考序列,xi為比較序列。

x0(k),xi(k)分別為 x0與 xi的第 k個(gè)點(diǎn)的數(shù)。

(2)作原始數(shù)據(jù)變換

收集來(lái)的原始數(shù)據(jù)必須進(jìn)行數(shù)據(jù)變換和處理,使其消除量綱和具有可比性。

一般用初值化變換處理原始數(shù)據(jù)。

(3)求絕對(duì)差序列

(4)計(jì)算關(guān)聯(lián)度

r(x0(k),,其中ρ為分辨系數(shù),ρ∈(0,1)

(5)列關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行優(yōu)勢(shì)分析

所有的母因素與所有子因素之間的關(guān)聯(lián)度就構(gòu)造了一個(gè)關(guān)聯(lián)矩陣,分析該關(guān)聯(lián)矩陣可以分清不同因素之間的影響[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 紙張打印性能測(cè)試

(1)色密度

色密度值越高,噴墨打印的圖像色澤越鮮艷。4種紙樣色密度值見(jiàn)表2。色密度平均值最高的為epson紙樣,最低的為 fantac紙樣。

表2 色密度值

圖6 階調(diào)復(fù)制曲線

(2)階調(diào)復(fù)制

4種紙樣的黑色階調(diào)復(fù)制曲線見(jiàn)圖6,曲線斜率值見(jiàn)表3。

表3 階調(diào)復(fù)制曲線斜率

(3)色差

根據(jù) 1976色差公式計(jì)算出 4種紙樣的色差值△Eab,結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 色差值

(4)色域

色域就是指某種表色模式所能表達(dá)的顏色數(shù)量構(gòu)成的范圍區(qū)域,也指具體介質(zhì)如屏幕顯示、數(shù)碼輸出及印刷復(fù)制所能表現(xiàn)的顏色范圍。在色彩模式中,L＊、a＊、b＊色域空間最大,它包含了 RGB,Y MCK中所有的顏色。通過(guò)印刷的色域評(píng)價(jià),能直觀地反映紙樣對(duì)色彩的再現(xiàn)情況。色域越大,紙樣的再現(xiàn)性越好。4種紙樣的色域面積見(jiàn)表5。

表5 色域面積

(5)清晰度

圖像清晰度是指圖像像素邊緣的銳度,即圖像輪廓的清晰程度或細(xì)微層次與質(zhì)感的再現(xiàn)性。彩噴紙的清晰度好,墨滴噴到紙面的整個(gè)輪廓擴(kuò)展均勻。

①墨點(diǎn)

每種紙樣選取拍攝的 10個(gè)墨點(diǎn),利用圖像分析軟件 IPP6.0計(jì)算墨點(diǎn)的圓度。圖7為 epson紙樣的黑色墨點(diǎn)拍攝圖。理想狀態(tài)下,打印墨點(diǎn)為完美的圓形,幾乎沒(méi)有毛細(xì)管擴(kuò)散、羽化現(xiàn)象、滲透和滲色現(xiàn)象。圓度越接近 1,墨點(diǎn)圓度越高,獲得的印刷圖像清晰度越高。4種紙樣的墨點(diǎn)圓度值見(jiàn)表6。

圖7 放大 400倍的黑色墨點(diǎn)拍攝圖

表6 墨點(diǎn)圓度值

②線條

利用圖像分析軟件 IPP可以計(jì)算線條的粗糙度,結(jié)果見(jiàn)圖8。4種紙樣的線條粗糙度值見(jiàn)表7。

圖8 線條粗糙度計(jì)算

表7 線條粗糙度值

2.2 影響高光澤彩噴紙打印性能的因素分析

為方便計(jì)算,將紙張的性能如粗糙度、白度、不透明度和光澤度編號(hào)為 x1～x4,打印性能色密度、階調(diào)復(fù)制等編號(hào)為 y1～y6。各指標(biāo)測(cè)量值見(jiàn)表8。

表8 各因素基本數(shù)據(jù)

首先計(jì)算母序列 y1對(duì)子序列 xi(i=1,2,…4)的關(guān)聯(lián)度:

(1)將原始數(shù)據(jù)作初值化變換,見(jiàn)表9。

表9 各因素?cái)?shù)據(jù)序列無(wú)量綱變換

(2)計(jì)算絕對(duì)差值,見(jiàn)表10。

表10 各因素?cái)?shù)據(jù)絕對(duì)差值

(3)計(jì)算關(guān)聯(lián)度:取ρ=0.5,w1-w2-w3-w4=0.25,見(jiàn)表11。

表11 序列 y1對(duì)各子因素序列關(guān)聯(lián)度

同理可計(jì)算出其他母序列對(duì)子序列的關(guān)聯(lián)度,將所有關(guān)聯(lián)度排成關(guān)聯(lián)度矩陣,見(jiàn)圖9。

(4)優(yōu)勢(shì)因素分析

圖9 關(guān)聯(lián)矩陣

子因素對(duì)母因素影響優(yōu)勢(shì)分析:分析 R發(fā)現(xiàn),單項(xiàng)子因素對(duì)單項(xiàng)母因素的影響,以紙張的粗糙度對(duì)打印線條粗糙度的影響最大,其次是粗糙度對(duì)墨點(diǎn)圓度的影響也很顯著,而紙張的光澤度對(duì)墨點(diǎn)圓度的影響最小。

多因素綜合分析發(fā)現(xiàn),粗糙度、不透明度以及白度對(duì)打印圖像的色密度、階調(diào)復(fù)制情況均有顯著影響。不透明度對(duì)色差、色域的影響最為明顯,而粗糙度對(duì)墨點(diǎn)圓度和線條粗糙度的影響最大。而光澤度對(duì)墨點(diǎn)圓度、色密度及階調(diào)復(fù)制效果的影響很小。

總體看來(lái),紙張的粗糙度與不透明度對(duì)紙張的打印質(zhì)量有顯著影響。紙張的粗糙度會(huì)對(duì)打印圖像的邊緣產(chǎn)生較大影響;紙張的不透明性,本質(zhì)上就是紙張“光學(xué)均一性”結(jié)構(gòu)對(duì)光散色的結(jié)果,在紙中形成不透明度的機(jī)理有反射、折射、衍射和吸收,因而會(huì)對(duì)打印圖像的色度產(chǎn)生一定影響。而影響紙張不透明度的因素很多,主要因素為纖維結(jié)合力,此外,顏料的性狀和用量,助留劑的使用也對(duì)不透明度有影響。相比而言,光澤度對(duì)整體的打印效果影響不大。這應(yīng)該是由于照片級(jí)噴墨打印機(jī)一般會(huì)特別添加一色亮光油,以提高圖像的輸出質(zhì)量,所以即使紙張本身的光澤度不是很高,輸出的圖像也會(huì)有較為理想的圖像打印效果。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)影響高光澤彩色噴墨打印紙打印性能的若干因素進(jìn)行了優(yōu)勢(shì)因素分析。結(jié)果表明,紙張的粗糙度對(duì)高光澤彩噴紙打印圖像清晰度與色密度等均有非常明顯的影響,紙張的不透明度對(duì)色差、色域的影響較為顯著。而光澤度對(duì)紙張的打印性能的影響卻不是很明顯。優(yōu)勢(shì)次序是粗糙度、不透明度、白度、光澤度。需要強(qiáng)調(diào)的是,利用灰關(guān)聯(lián)技術(shù)分析一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)得出的優(yōu)勢(shì)因素,是指某因素的變化會(huì)對(duì)整體結(jié)果產(chǎn)生明顯作用,并不意味著一味提高此因素的值會(huì)提高最終的質(zhì)量。

[1] 劉世昌.印品質(zhì)量檢測(cè)與控制[M].北京:印刷工業(yè)出版社,2000.

[2] 肖新平,宋中民.灰技術(shù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[3] 鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程 [M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,2005.

[4] Kun-LiWen,John H.Wu.AGO for invariant series[J].The Journal of Grey System,1998,10(1):17.

[5] Shiann-Tsong Sheu,Chia-ShiungLiao.Minimizing the blocking probability in cable networks using fuzzy and grey theories[J].The Journal of Grey System,1998,10(4):297.

Advantage Factors Analysis of Glossy I nkjet Paper's I mage Printing Quality

L IXue＊CHEN Yun-zhi
(Tianjin University of Science&Technology,Tianjin,300222)

Grey relation technologywas applied to the advantage influencing factors analysis of glossy inkjet paper's image printing quality.The results showed that the roughness has significant influence on the color density,color gamut,color difference and definition of the printing image.However,the influence of the gloss on the paper's printing performance is not very clear.

grey relation analysis;dependent degree;advantage factors analysis;glossy inkjet paper;optical properties

TS761.1

A

0254-508X(2010)03-0031-05

李 雪女士,在讀碩士研究生;主要研究方向:印刷材料與適性。

(＊E-mail:snow339@126.com)

2009-12-08(修改稿)

(責(zé)任編輯:趙旸宇)