高光泽彩喷纸图像打印质量的优势因素分析

2010-11-27陈蕴智

中国造纸 2010年3期

关键词：墨点纸样色域

李雪陈蕴智

(天津科技大学,天津 ,300222)

高光泽彩喷纸图像打印质量的优势因素分析

李雪陈蕴智

(天津科技大学,天津 ,300222)

采用灰关联分析方法对影响高光泽彩色喷墨打印纸图像打印质量的因素进行了优势因素分析。结果表明,纸张的粗糙度对高光泽彩喷纸打印图像的色密度、色域、色差和清晰度等均有非常明显的影响。而光泽度对纸张打印性能的影响并不显著。

灰关联分析;关联度;优势因素分析;高光泽彩喷纸;光学性能

彩喷纸一般可以分为两大类:一类是普通彩喷纸,是在纸机施胶压榨部进行表面施胶的高级纸张(一般是碱性施胶的纸)。另一类是涂布的彩色喷墨打印纸,它的特点在于彩色喷墨打印的质量好,能满足喷墨打印各项性能的要求,特别是彩喷相纸的打印质量可以与冲印出来的相片质量相媲美。其支持体一般为 RC纸基 (彩喷涂塑纸基),适于色彩鲜明、有照相画面效果的图像输出。有较高分辨率,一般在720 dpi,打印的图像清晰亮丽、光泽好,在室内有良好耐光性和耐水性。一般配合高档喷墨打印机打印输出。它的另一特点就是能满足大规模成像的需要,能喷墨打印出大幅面的彩色图像。

随着喷墨印刷技术的不断成熟及其应用领域的不断扩大,人们对于彩色喷墨打印纸尤其是照片级高光泽彩色喷墨打印纸的图像打印质量要求也在不断增加。对于纸张打印质量的评价方法一般有基于肉眼视觉系统的主观评价和根据物理方法量化的客观评价。主观评价往往受到诸多因素的影响,评价结果重复性较差。而以物理测量为基础的客观评价重复性好,容易在此基础上做出正确的判断。客观评价采用技术手段以物理仪器测量为基础,测量打印图像的固有特征指标,如色密度、阶调层次、色域、墨点圆度等[1]。同时,纸张的物理性能尤其是光学性能,如光泽度、白度、粗糙度等对其打印性能也有着不容忽视的影响。关于纸张的光学性能对打印性能的影响,传统的方法只能根据测得的某些打印性能指标主观地进行分析,并不能得到准确、数值化的结果。只有先分清影响因素之间的关系,才能更科学有效地通过改进纸张的物理性能来完善其打印性能。为解决这个问题,本课题采用了灰色关联分析方法对影响高光泽彩喷纸图像打印质量的多种因素进行了优势因素分析,根据关联度矩阵可以明显地分清多种影响因素之间的关系。应用这种方法对纸张的光学性能与打印性能进行优势因素分析,可以直观、科学地对纸张的生产,特别是对采用的涂布技术起到定向的指导作用,从而改善纸张的打印性能。

1 实验

1.1 实验材料与设备

实验选择 4种市售高光泽彩色喷墨打印纸,所有纸样均为 A4幅面,具体参数见表1。

表1 4种市售高光泽彩色喷墨打印纸纸样参数

实验仪器:L&W PPS Tester粗糙度测定仪;L&W ELREPHO白度和不透明度测定仪;L&W Micrometer 51厚度仪;XGP(20°～75°) 镜像光泽度计;Epson Stylus Photo R1800彩色喷墨打印机;X-Rite 418反射式密度计;Gretag Macbeth Eye-One®分光光度计;Pixera 600ES显微照相拍摄仪;Gretag-Macbeth ProfleMaker色彩管理软件;Media Cybernetics Image-Pro Plus图像分析软件。

1.2 实验方法

(1)色密度

色密度是指墨水打印到纸上形成图案或字迹时的密集性,是衡量打印图像质量的一个重要参数。色密度影响最终的视觉效果和色彩逼真度。它主要受涂层油墨吸收性的影响。CMYKRGB实地色块见图1。用密度计分别测量密度值并计算每种纸样的平均色密度值。色密度值越高,说明墨点的连贯性越好,打印的图像色彩越鲜艳逼真。

图1 CMYKRGB实地色块

(2)阶调复制

图2 10%～100%CMYKRGB梯尺

打印 CMYKRGB10%～100%梯尺,见图2。并依次测量其色密度值,做出阶调复制曲线,最后计算曲线斜率。色密度作为灰度的函数,曲线的斜率越大,说明纸张能够表现的灰度范围越宽,阶调再现性越好。

(3)色差

使用分光光度计测量 4种纸样 10%～100%CMYKRGB的L、a、b值,根据色差公式计算色差。色差越小,纸样色彩复制的忠实性越好。

(4)色域

IT8.7-3色标见图3。利用分光光度计测量各色的 L、a、b值,利用 Profile Maker5.0软件生成 I CC文件,得到每种纸样的色域分布情况,见图4。并计算色域面积,色域面积越大,纸样的色彩再现能力越强。

(6)清晰度

将打印机与文件的分辨率均设定为 720 dpi,打印 CMYK四色单像素点矩阵及不同宽度的横纵线条,使用显微照相拍摄仪拍摄样张中的墨点与线条。利用图像分析软件 Image-Pro Plus进行测量与计算,见图5。本实验选用墨点圆度、线条粗糙度来评价图像清晰度,能准确地显现墨水扩散的均一性。

1.3 灰关联技术

图5 墨点计算

灰色系统理论是 1982年由我国著名学者邓聚龙教授创立的一门系统科学新学科,具有原创性的科学意义,是我国对系统科学的新贡献。灰理论以 “部分信息已知,部分信息未知的小样本、贫信息”不确定性系统为研究对象,主要通过对部分已知信息的生成、开发,提取有价值的信息,实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监控。目前已受到国内外学术界的广泛重视,并在农业科学、经济管理、环境科学、医药卫生、图像信息、控制科学等众多领域中得到了广泛的应用,解决了许多过去难以解决的实际问题[2]。

灰色关联分析不仅是灰色系统理论的重要组成部分,且是灰色系统分析、建模、预测、决策的基石。如果说灰色建模是灰色系统理论的核心,那么近几年的研究表明,灰色关联理论无疑是灰色系统中理论最成熟,应用最广泛,最具活力的部分[3]。

一般的抽象系统如社会系统、经济系统和生态系统等都包含着许多因素,多种因素共同作用的结果决定系统的发展态势。要进行系统分析,首要的工作显然是要分清这些因素间的关系,这样才能抓住影响系统的主要矛盾、主要特征和主要关系。对于纸张打印性能的研究正是要综合考虑多种因素对其图像打印质量的影响。作为因素分析的一种新方法,灰色关联分析可以解决这方面的问题[4]。

应用灰色关联分析方法,一般包括如下步骤:

(1)确定参考序列和比较序列

设 X= {x0,x1,...,xm}为灰关联因子集,x0为参考序列,xi为比较序列。

x0(k),xi(k)分别为 x0与 xi的第 k个点的数。

(2)作原始数据变换

收集来的原始数据必须进行数据变换和处理,使其消除量纲和具有可比性。

一般用初值化变换处理原始数据。

(3)求绝对差序列

(4)计算关联度

r(x0(k),,其中ρ为分辨系数,ρ∈(0,1)

(5)列关联矩阵进行优势分析

所有的母因素与所有子因素之间的关联度就构造了一个关联矩阵,分析该关联矩阵可以分清不同因素之间的影响[5]。

2 结果与讨论

2.1 纸张打印性能测试

(1)色密度

色密度值越高,喷墨打印的图像色泽越鲜艳。4种纸样色密度值见表2。色密度平均值最高的为epson纸样,最低的为 fantac纸样。

表2 色密度值

图6 阶调复制曲线

(2)阶调复制

4种纸样的黑色阶调复制曲线见图6,曲线斜率值见表3。

表3 阶调复制曲线斜率

(3)色差

根据 1976色差公式计算出 4种纸样的色差值△Eab,结果见表4。

表4 色差值

(4)色域

色域就是指某种表色模式所能表达的颜色数量构成的范围区域,也指具体介质如屏幕显示、数码输出及印刷复制所能表现的颜色范围。在色彩模式中,L＊、a＊、b＊色域空间最大,它包含了 RGB,Y MCK中所有的颜色。通过印刷的色域评价,能直观地反映纸样对色彩的再现情况。色域越大,纸样的再现性越好。4种纸样的色域面积见表5。

表5 色域面积

(5)清晰度

图像清晰度是指图像像素边缘的锐度,即图像轮廓的清晰程度或细微层次与质感的再现性。彩喷纸的清晰度好,墨滴喷到纸面的整个轮廓扩展均匀。

①墨点

每种纸样选取拍摄的 10个墨点,利用图像分析软件 IPP6.0计算墨点的圆度。图7为 epson纸样的黑色墨点拍摄图。理想状态下,打印墨点为完美的圆形,几乎没有毛细管扩散、羽化现象、渗透和渗色现象。圆度越接近 1,墨点圆度越高,获得的印刷图像清晰度越高。4种纸样的墨点圆度值见表6。

图7 放大 400倍的黑色墨点拍摄图

表6 墨点圆度值

②线条

利用图像分析软件 IPP可以计算线条的粗糙度,结果见图8。4种纸样的线条粗糙度值见表7。

图8 线条粗糙度计算

表7 线条粗糙度值

2.2 影响高光泽彩喷纸打印性能的因素分析

为方便计算,将纸张的性能如粗糙度、白度、不透明度和光泽度编号为 x1～x4,打印性能色密度、阶调复制等编号为 y1～y6。各指标测量值见表8。

表8 各因素基本数据

首先计算母序列 y1对子序列 xi(i=1,2,…4)的关联度:

(1)将原始数据作初值化变换,见表9。

表9 各因素数据序列无量纲变换

(2)计算绝对差值,见表10。

表10 各因素数据绝对差值

(3)计算关联度:取ρ=0.5,w1-w2-w3-w4=0.25,见表11。

表11 序列 y1对各子因素序列关联度

同理可计算出其他母序列对子序列的关联度,将所有关联度排成关联度矩阵,见图9。

(4)优势因素分析

图9 关联矩阵

子因素对母因素影响优势分析:分析 R发现,单项子因素对单项母因素的影响,以纸张的粗糙度对打印线条粗糙度的影响最大,其次是粗糙度对墨点圆度的影响也很显著,而纸张的光泽度对墨点圆度的影响最小。

多因素综合分析发现,粗糙度、不透明度以及白度对打印图像的色密度、阶调复制情况均有显著影响。不透明度对色差、色域的影响最为明显,而粗糙度对墨点圆度和线条粗糙度的影响最大。而光泽度对墨点圆度、色密度及阶调复制效果的影响很小。

总体看来,纸张的粗糙度与不透明度对纸张的打印质量有显著影响。纸张的粗糙度会对打印图像的边缘产生较大影响;纸张的不透明性,本质上就是纸张“光学均一性”结构对光散色的结果,在纸中形成不透明度的机理有反射、折射、衍射和吸收,因而会对打印图像的色度产生一定影响。而影响纸张不透明度的因素很多,主要因素为纤维结合力,此外,颜料的性状和用量,助留剂的使用也对不透明度有影响。相比而言,光泽度对整体的打印效果影响不大。这应该是由于照片级喷墨打印机一般会特别添加一色亮光油,以提高图像的输出质量,所以即使纸张本身的光泽度不是很高,输出的图像也会有较为理想的图像打印效果。

3 结论

本实验利用灰色关联分析法对影响高光泽彩色喷墨打印纸打印性能的若干因素进行了优势因素分析。结果表明,纸张的粗糙度对高光泽彩喷纸打印图像清晰度与色密度等均有非常明显的影响,纸张的不透明度对色差、色域的影响较为显著。而光泽度对纸张的打印性能的影响却不是很明显。优势次序是粗糙度、不透明度、白度、光泽度。需要强调的是,利用灰关联技术分析一个复杂系统得出的优势因素,是指某因素的变化会对整体结果产生明显作用,并不意味着一味提高此因素的值会提高最终的质量。

[1] 刘世昌.印品质量检测与控制[M].北京:印刷工业出版社,2000.

[2] 肖新平,宋中民.灰技术基础及其应用[M].北京:科学出版社,2005.

[3] 邓聚龙.灰色系统理论教程 [M].武汉:华中理工大学出版社,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

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