喷墨打印纸对喷墨打印呈色性能影响的研究毕业论文

毕 业 设 计题目：喷墨打印纸对喷墨打印呈色性能影响的研究学 生： 张倩倩 学 号： 201101030309 学 院： 轻工与能源学院 专 业： 印刷工程 指导教师： 梁巧萍 2015年6月12日I喷墨打印纸对喷墨打印呈色性能影响的研究摘 要喷墨打印纸对喷墨打印呈色性能影响的研究主要是以数字印刷工艺原理、印刷色彩学、印刷品质量控制等相关理论为指导，参考胶印质量评价方法，设计出数字喷墨印刷测试版，测量得到需要的实验数据；根据喷墨印刷的工艺原理，对喷墨印刷质量评价基本参数实地密度、相对反差K 值和网点扩大等进行实验，分析承印材料对打印性能的影响。测试了不同喷墨打印纸的定量、白度、挺度、粗糙度、透气度和吸收性；在相同条件下打印喷墨打印纸，测量各印刷品的质量参数： 色密度、印刷网点扩大、印刷反差、色调误差，采用定量分析的方法得出白度较高，表面粗糙度较小的纸张更适合喷墨印刷，另外，通过对测得的实验数据进行分析对比，得出每个喷墨打印纸的呈色范围，以期能够在喷墨印刷生产中能够更好的掌握其印刷适性。关键词：喷墨印刷，承印材料，印刷适性，色域IIResearch on the Influence of Ink-jet Printing Color Performance on Ink-jet PaperABSTRACTResearch inkjet paper for ink-jet printing coloring performance impact mainly digital printing process principles, printing color science, print quality control and other related theories, reference offset quality evaluation methods, the digital inkjet printing beta, the measured experimental data needs; based on the principle of inkjet printing technology, inkjet printing quality evaluation of the basic parameters of solid density, relative contrast K values and dot gain experiment, analyze the impact of printing materials for print properties. Tested quantitatively different inkjet paper whiteness, stiffness, roughness, air permeability and absorbency; printing inkjet printing paper under the same conditions, measuring the quality parameters of the print: the color density, printing dot gain, print contrast, hue error, the method of quantitative analysis of obtained high whiteness, surface roughness smaller paper is more suitable for ink jet printing, in addition, as measured by the experimental data were analyzed and compared results of each ink-jet printing coloring paper range, with a view to the production of inkjet printing to better grasp their printability.Key words: Inkjet printing, printing materials, printability, color gamutIII目 录1 绪论11.1 本课题的研究目的和意义11.2 对本课题的国内外现状、水平和发展趋势进行分析11.3 本课题研究内容22 实验部分42.1 纸张物理性能的检测42.1.1 实验原理42.1.2 实验材料42.1.3 实验仪器52.1.4 实验条件62.1.5 实验步骤62.2 印刷反差和网点扩大对喷墨印刷质量的影响62.2.1 实验原理62.2.2 实验材料82.2.3 实验仪器82.2.4 实验条件82.2.5测试参数设计92.2.6 实验步骤92.3 纸张对喷墨打印呈色范围的影响92.3.1 实验原理92.3.2 实验材料102.3.3 实验仪器102.3.4 实验条件102.3.5 色域范围测试版设计102.3.6 实验步骤122.4 不同纸张对GATF色轮图呈色范围的影响132.4.1 实验原理132.4.2 实验材料142.4.3 实验仪器142.4.4 实验条件142.4.5 GATF色轮图范围测试版设计14IV2.4.6 实验步骤142.5 测试版设计153 实验数据及结果分析173.1 纸张性能检测173.2印刷反差和网点扩大对喷墨印刷质量的影响193.3纸张对喷墨打印呈色范围的影响193.4不同纸张对GATF色轮图呈色范围的影响244 结论27致谢29参考文献30附录3135 纸张对喷墨打印呈色性能影响的研究1 绪论1.1 本课题的研究目的和意义随着计算机技术与网络技术的不断发展及其在印刷领域的不断应用，喷墨打印市场早已进入高速增长的阶段。喷墨印刷是数字印刷系统的重要组成部分，以其适应性广、高速智能、低污染等特点在包装印刷各领域得到广泛的应用。喷墨印刷在印刷幅面、油墨和承印介质的多样化特点拓展了传统印刷的内涵，目前已形成了数字喷墨印刷、数字打样、数字喷绘市场。喷墨印刷是一种非接触式的网点复制技术，通过喷嘴形成细小的墨滴喷射至承印物上以形成图像。喷墨印刷图像清晰、色彩再现质量理想，但其品质表现依赖于设备精度、油墨、受像介质之间的成像适性1。喷墨成像系统主要由喷头、受像介质和必要的传动控制系统构成，喷头和受像介质之间处于非接触状态，喷头喷射出的细小墨滴直接附着在承印物上，形成可视影像。墨滴的大小、喷嘴排列方案、受像介质是影响喷墨印刷质量的因素。墨滴的大小决定喷墨成像系统的物理分辨率，直接影响喷墨印刷的精度。受像介质与油墨相匹配的成像适性决定喷墨印刷系统的最终成像质量。以常用受像介质纸张为例，纸张的毛细作用和油墨渗透的机理从本质上影响了喷墨印刷的质量。纸张的一些性质，如光学性质、匀度、吸收性、表面强度、平滑度、酸碱性等对印刷工艺过程及印刷品的质量会构成明显影响2。本课题要分析纸张表面特性与喷墨印刷品呈色范围之间的关系，主要研究的是承印材料对喷墨印刷品质量的影响。它的意义在于通过分析在相同印刷工艺条件下，油墨在不同涂布纸张上颜色的再现情况，得到承印材料对印刷品质量的影响，探讨承印材料对喷墨印刷品质量的影响情况，并分析了每种承印材料对油墨呈色性能的影响情况。研究结果对于进一步认识喷墨印刷选择打印纸张、保障印品质量具有一定指导作用。1.2 对本课题的国内外现状、水平和发展趋势进行分析喷墨打印技术是70 年代末80 年代初开发成功的一种非接触式的数字印刷技术。它将墨水通过墨头上的喷嘴喷射到各种介质表面上, 实现了非接触、高速度、低噪声的单色和彩色的文字和图像印刷。喷墨打印机因价格低廉、性能稳定深受广大消费者的欢迎, 近几年其销售量不断上升。喷墨印刷目前在全球印刷和包装印刷市场中只占很小的一部分。2011年，大约只占全球印刷总产值的4.2% ，占全球印刷总量的比例略低于0.5%。全球喷墨印刷产值在2010年为2 84亿美元，预计到2015年，全球喷墨印刷产值将达到465亿美元，CAGR (复合年均增长率)为10.3% ，其中书刊、标签、账单印刷领域的增长率较高。中国喷墨印刷产值在未来5年，也将从2010年的72亿美元，增长到2015年的122亿美元，CAGR为l1%，高出世界平均水平。数字喷墨印刷作为一种高效的、全新的印刷方式，已成为主流的印刷方式，正逐步代替传统的印刷技术。目前，数码印刷主要分为静电照相式、喷墨式、磁记录式、热成像式以及电凝聚式等几种，最常用的是喷墨式和静电照相式。在国内，相关的研究较少，主要还是借鉴国外的经验；目前，国外的印刷厂进行数据化和规范化的质量管理基本上已经普及，而国内印刷厂对喷墨印刷质量方面的评价管理还未广泛应用。国外的诸多学者们对数码喷墨印刷的配套技术及其应用工艺进行了多方面的研究以求紧跟数字印刷发展的节奏。例如：Klaman.M 研究了数码印刷色彩再现的不同方面，讨论了数码印刷工艺纸张质量和加网工艺对色彩的影响，得出纸张平滑度与数码印刷输出色域之间的数学关系模型以及网点扩大是色彩再现的主要干扰因素等结论。Simonian 等人研究了多种数码印刷机的输出参数对其输出质量的影响，并分析了数字喷墨印刷和传统印刷之间的异同点。Moutinho,Isabel M.T.等人分析了纸张的化学性能，并确定了影响喷墨印刷质量的有关参数，得到预测喷墨印刷质量的一个新参数接触角测量3。虽然国内喷墨数字印刷技术起步晚，技术不成熟，但这丝毫没有阻碍国内印刷科研工作者开展这方面的研究。张云龙等曾对纸张的检测方法做了相关的分析研究，并提出了喷墨打印纸的若干基本参数4；范锦文、张霞和刘锦芳等分析了喷墨打印过程中的几个重要步骤及其质量检测和控制的基本原理5、6、7；吴语、车永华对喷墨打印机和打印墨水分别做了实验研究8、9；赵艳东分析了从灰平衡、清晰度、层次再现、阶调范围和色彩五方面控制数字印刷质量10；刘艳红分析了HP Indigo 数码印刷的成像特点11，通过印刷质量控制参数来控制数码印刷质量，有效的实现了HP Indigo 数码印刷的质量控制，为数字喷墨印刷的质量检测与控制提供了理论依据和实验依据；李艳云研究了纸张的特性对喷墨印刷质量的影响12。长期以来，印刷行业都以操作经验为主，因操作者经验不同导致印刷产品质量不稳定，这也成为数字喷墨印刷进一步发展和提升的瓶颈。数字印刷标准化的建设不能满足数字印刷的产业现状和发展，严重阻碍了数码印刷的进一步发展和提升，因此，印刷品质量检测方法的便捷化和灵敏化也成为印刷质量检测研究的大方向。课题深入研究后，将得到的数学模型以及规律应用于数字喷墨印刷的实际生产中，有助于提高数字喷墨印刷的生产质量和效率，满足人们对个性化印刷品的追求，为数码印刷在国内的发展以及印刷质量标准化奠定一定的基础。1.3 本课题研究内容纸张的一些性质，如光学性质、匀度、吸收性、表面强度、平滑度、酸碱性等对印刷工艺过程及印刷品的质量会构成明显影响，本文以数字印刷工艺原理、印刷色彩学、印刷品质量控制等相关理论为指导，参考胶印质量评价方法，设计出数字喷墨印刷测试版，测量得到需要的实验数据；根据喷墨印刷的工艺原理，对喷墨印刷质量评价基本参数实地密度、相对反差K 值和网点扩大等进行实验，从而实现客观评价纸张性能对印刷品质量影响的目的。研究内容一：通过测量纸张的物理性能和印刷性能，分析测量数据比较承印材料性对印品质量影响的研究。研究内容二：运用EXEL和MATLAB等软件分析影响喷墨印刷的质量参数，得出承印材料对印品呈色范围的影响。2 实验部分2.1 纸张物理性能的检测2.1.1 实验原理定量与纸的许多性能密切相关，如抗张强度、耐破度、不透明度等。尤其目前多数纸张，特别是印刷用纸是按重量销售，而使用的是纸页的面积，定量的偏差对纸张面积的影响较大。如定量偏高会使单位重量的纸张使用面积降低，反之亦然。白度，作为白的或接近白的纸的一项重要质量指标；国际上有很多种定义。甘茨认为，白度是具有高的光反射比和低纯度的颜色属性。众所周知，白色纸张可真实、客观地反映出印刷图文的全部色彩，提高文字的反差和清晰度，使复制品色彩清晰达到图文并茂的效果。然而并不是印刷纸白度越高越好，而且不同印刷对纸的白度要求也不一样。纸张的厚度表示纸张的厚薄程度，是指纸样在经受一定压力下测得纸样两面间的垂直距离，单位为mm。印刷纸的厚度是一项重要的物理性能指标。同时厚度影响印刷压力的调节，影响印刷纸的不透明度和可压缩性能是各种纸张和纸板的一项使用条件，所有要控制纸张的厚度，以便使纸张的其他物理性能、光学性能和电气性能的到适当控制。透气度是在单位压差作用下和在单位时间内，通过单位面积试样的平均空气量。透气度反映了纸张结构中空隙的多少。在印刷过程中，纸张的透气度对油墨的吸附性和干燥都有很大的影响。纸的吸收性是指其对水、有机溶液或其他液体的吸收能力。纸张的亲水性对印刷工艺的影响相当大，很容易造成套印不准。对于印刷用纸的研究发现，若纸张的孔隙结构与油墨特性之间不相匹配，在油墨固着之前过多吸收油墨中的连接料，则会导致印刷品光泽和密度的降低13、14。纸张光泽度是指纸面镜面反射光能力与完全镜面反射能力的接近程度；其表示方法通常有镜面光泽度和反差光泽度两种。从对印刷品质量的影响来看，纸张的光泽度与印刷品的光泽度之间有着十分直接的关系，印刷品光泽度随纸张本身光泽的提高而提高。布量的纸来说，纸张光泽高并不意味着用它印制的印刷品光泽度也高。这是因为影响印刷面平滑度的因素，不单是纸张的光泽度的缘故，还受到油墨的流平性、干燥性的影响。纸张的均匀度是指纸张纤维分布的均匀性。这项特性会影响油墨吸收的均匀性和印刷效果。纸张对油墨的吸收性是纸张对油墨渗透量的特性。纸张对油墨的吸收性与纸张的粗糙度成正比。纸张的粗糙度越高，对油墨的吸收性就越好，油墨干燥速度快、不易粘脏、蹭脏，装订时不易压脏;但会造成印迹光洁度不高的缺陷，而且耗墨量较大13、14。2.1.2 实验材料纸样：1# 盖特威打印纸（90g/m2）；2# 防水半亮面铜板打样纸（130g/m2）；3# 红水彩高级高光相纸（230g/m2）；4# 虹彩高质量数码打样纸（195g/m2）；2.1.3 实验仪器（a）分析天平电子天平是基于电磁学原理制造的，有顶部承载式和底部承载式两种结构。德国SartoriusBS224S型电子天平是属于底部承载式。其使用塞多利斯专用的MCI处理器，测量结果更快、更准确，且操作简便，称量速度很快。且具有如下功能：自动校准系统；四级防震；动态温度补偿；全自动故障诊断；多种应用程序：计数称重、动物称重、百分比称重、净重求和、19种单位换算；超载保护；量程范围：022g；测量精度：0.0001g。（b）WS-SD智能实时色度白度计WS-SD智能实时色度白度计适用于纸张、纸板和其它材料白度、色度的测定。智能白度仪的技术参数：原理：漫射照明垂直探测方式（d/o），模拟D65照明体照明，采用d/o照明观测几何条件，漫射球直径120，测量孔直径20mm，设有光吸收器，消除了试样镜面反射光的影响；重复性0.1；示值漂移0.1；零点漂移0.1；示值误差0.5；输出方式为3位半数码显示、内置打印机打印（可按需求选择带不带打印或带打印功能），工作环境为温度040，相对湿度小于80RH，电源为AC（22022）V 50Hz。（c）纸张厚度测定仪纸张厚度测定仪适用于纸张、纸板和其它片状材料厚度的测定。测量范围是04mm，测量精度为0.001mm，准确度为0.0025mm或0.5%，分辨力为0.01mm，接触压力为(10010)kpa，接触面积是(2005)mm。（d）S.P.S落桶式透气度仪葛莱尔透气度仪是多种材料孔隙性，透气性，气阻的标准测试方法，可应用于造纸、纺织、无纺布、塑料膜等生产的质量控制和研究开发。在稳定的压力下，测定一定体积的气体（25300cc）流过特定面积的试样所需的时间。空气压力由具有特定直径和标准重量的气缸提供，它可以在装有密封油的外层气缸内自由滑动，待测试样夹在标准垫片之间，垫片中心带有小孔允许气体流过，孔径为1.0，0.25或0.1平方英寸。技术参数：内筒直径为3英寸；筒重为20盎司；压力（水柱）为4.88英寸；测试面积是1.0平方英寸；“气阻”范围为2.02000秒；透气样品气体体积是100cc。（e）JX-X型纸张表面吸收重量测定仪该仪器功能是用以测定纸张表面吸水或其他液体重量的仪器，适用于纯净水或其他液体对纸张表面渗透程度的测定。技术参数：型号为JX-X；试验面积是100平方厘米；试验用水量为100ml；压辊长度为2000.5mm；压辊重量是100.5kg。（f）PPS粗糙度仪 主要参数：压力范围490kpa4900kpa，对于胶印纸采用压力100kpa。仪器由测量头，气动控制装置和测量板三大部分组成，由测量头上测量环与纸面之间泄露的空气经由测量板上的流量计，并将流速换算成绝对单位的粗糙度值。（g）KGZ-1A型光泽度仪光泽作为物体的表面特性，取决于表面对光的镜面反射能力。光泽仪是测量物体的表面反射率，即物体表面镜面反射光量与入射光量之比，测量时所选入射角度不同，其测量结果也不同，即光泽高低不仅取决于物体的表面特性，而且取决于测量角度。一般对于高光泽度表面采取小角度，对于低光泽度表面采取较大角度，如60度、75度等。KGZ-1A型镜像光泽度仪主要用来测量油漆、纸张、塑料、木器家具、陶瓷、大理石、油墨、铝合金及铝氧化表面和其他平面制品的表面光泽度。（h）LAD07纸张尘埃匀度仪计算机视觉系统由计算机、监视器、打印机、工作台、CCD摄像头等构成。实验纸样置于毛玻璃样品台上，光源发出均匀而稳定的光，透过纸样的光线进入CCD摄像镜头，转换成数字信号后送人计算机进行数字化处理。试样被分为若干个像素，每个像素按明暗不同分为256个灰度等级。统计图像上各像素点的灰度等级并按不同的数学模型来加以处理，即可得到纸张不同的匀度指标。2.1.4 实验条件温度：室温203相对湿度：605%2.1.5 实验步骤（a）将4种不同类型的纸张裁切为0.01m2(或半径56.4mm)大小的样张，每种纸裁切10张，分为2组，每组5个样张。（b）分别对4种样张的纸张进行测定其定量、白度、厚度、吸水性、透气度、光泽度、粗糙度、匀度。（c）每种纸张测定五次，取平均值。2.2印刷反差和网点扩大对喷墨印刷质量的影响2.2.1 实验原理喷墨印刷的分辨率很高，印刷质量接近于照片。因此，喷墨印刷能够制作彩色透明或不透明的图片，也能制作书刊、报纸校样以及彩色图像校样等，如果将喷墨印刷机接于通讯设备，还可进行远距离图文的传输。由于喷墨印刷机的幅面越来越宽，近年来利用喷墨印刷机制作大幅面的印刷品被广泛地应用于广告宣传画等，因此，喷墨印刷的用途愈来愈广。密度测量实际上是透过光（反射光）的光量大小的度量，是视觉感受上眼睛对无彩色的白-灰-黑所组成的画面明暗程度的度量。密度测量法是用密度计测量印刷油墨在印刷过程中转移到承印物上的状况。密度测量实际上并不直接测量密度值，只是测量反射光量和入射光量的大小，其中假设了反射光和密度计提供的光之间的差别是光的吸收量，也即印刷表面油墨层的吸收光量大小。例如反射密度是根据反射率计算得出，密度测量的基本原理就是测量物体的反射率，再对其求对数，如式2-1所示。 （2-1） 式中：-反射系数；I-入射光通量；I-反射光通量。一般密度计由光源、透镜组、偏光镜、滤色片、传感器和电子系统、显示器等部分组成。光源发出的光先经过透镜到达偏光滤色片, 之后到达滤色片, 然后照射到油墨上。密度计的主要组成部分和工作原理部分光线被油墨吸收, 没有被吸收的光线经过透镜和偏光滤色片反射进入接收器。接收器将接收到的光辐射敏感程度转换为不同的电信号脉冲， 后端的电子系统根据电信号的脉冲进行数据处理得出显示的密度值。密度计不仅可以测量印品的实地密度， 也可以测量出其他许多印品控制的关键参数，如油墨叠印率、印刷反差、网点面积以及灰度等信息。色度计有两种类型，一种是直接三刺激值型， 而另一种是以光谱光度测量法为基础。这两种色度计全部采用了物理模拟基本颜色匹配的方法。颜色匹配是指将一种颜色与另一种颜色相比较。只有当环境条件保持稳定不变的情况下，才可能对两种颜色的相等性与它们之间的差异做出准确的判断。颜色匹配奠定了颜色测量的基础，也就是说奠定了色度测量的基础15。网点增大和相对反差是印刷质量中的两个重要参数，因此，彩色印刷为了保证准确的色彩还原，必须控制好网点增大和相对反差值。网点增大的控制较为复杂，可以从印前补偿，规范制版作业，印刷时采用精度高的反射式密度计测量，逐渐调整。相对反差的影响因素众多，在标准的生产作业环境下，控制相对简单16、17。相对反差（K）和网点增大（ZD）公式如2-2，2-4所示：印刷反差： （2-2）式中：DV该色墨的实地密度值，D0.75网点面积覆盖率为75%的网点块的密度值油墨实际覆盖率： % （2-3）DV实地密度，DR某网点面积覆盖率下的网点密度值网点扩大值: （2-4）同时，纸张对油墨的吸收速度在网点扩大程度上起关键作用，吸收的速度越快，印刷品网点扩大的程度就越大。纸张平滑度越高，网点扩大值越小；纸张平滑度越低，网点扩大值越大。在印刷用纸中，涂料纸比非涂料纸的吸收性低，非涂料纸具有高吸收性能，高吸收性的结果是网点扩大百分比很高。2.2.2 实验材料纸样：1# 盖特威打印纸（90g/m2）；2# 防水半亮面铜板打样纸（130g/m2）；3# 红水彩高级高光相纸（230g/m2）；4# 虹彩高质量数码打样纸（195g/m2）；打印墨水：爱普生7910颜料墨水，11色。2.2.3 实验仪器（a）爱普生大幅面喷墨打印机爱普生Stylus pro 9910大幅面喷墨打印机采用了爱普生LUT技术，最大化的利用色域保证色彩逼真度，图像层次过渡更加平滑而细腻，有效消除颗粒感。主要参数：最高分辨率(dpi)为2880*1440；最大介质尺寸为宽2101118mm，长279.4mm1580mm；打印速度(m2/hr)用A0幅面举例，大约1.3分钟，草稿模式2.4分钟，一般模式4.7分钟，照片模式为8.2分钟；墨盒类型有11色墨盒；工作温度是535，存储温度为20 80，存储湿度为5 85%。（b）X-Rite 528分光密度计爱色丽528分光密度仪具有同时测量颜色密度值和色度值的功能。该仪器集成多种颜色测量功能，效率高，精度高，确保您在四色和专色印刷过程中达到理想值。印刷过程中最先进的颜色控制工具主要参数：显示范围是0-1000；光源是LED；测量时间：0.01s；测量口径为20mm；电源电压为12V；外形尺寸是120mm；重量为280g。2.2.4 实验条件温度：室温203相对湿度：605%2.2.5测试参数设计这些色块包含大块的单色及两色叠印的实地和50%网点色块，除了可以观察打印样品外，还可以提供部分参数计算的数据，具体如图2-1所示：图2-1 测试版色块设计2.2.6 实验步骤（a）首先将IT8.7-3 CMYK Target色块的CMYV和Lab原始数据进行汇总整理，方便后期处理数据；（b）然后在PhotoShop中将IT8.7色块全部画出，再根据纸样宽度设计排版出打印样图；（c）其次将4种不同类型的喷墨打印纸进行印刷打样，在相同印刷速度下每种纸张印刷一组样张。（d）最后对晾干的打样样张进行印刷密度和色度的测定。2.3纸张对喷墨打印呈色范围的影响2.3.1 实验原理包装印刷品的色差问题一直困扰着印刷工作者，色差的问题能不能得到有效的控制，是体现公司产品质量、信誉和操作师傅技能水平的一根量杆，因此，它是每个印刷工作者及其公司都必须要关注的问题。色差表示两种颜色的差别；色差值表示表示颜色的差别大小，用 E表示。从明度、色调和彩度这三种颜色属性的差异来表示。明度差表示深浅的差异，色调差表示色相的差异（即偏红或偏蓝等），彩度差表示鲜艳度的差异。色差值一般评价颜色的差别，广泛应用于塑胶、印刷、油漆油墨、纺织服装等。色差计算公式如式2-5所示：E的公式为： （2-5）L表示亮暗，+表示偏亮，-表示偏暗；a表示红绿，+表示偏红，-表示偏绿；b表示黄蓝，+表示偏黄，-表示偏蓝；一般测量色差使用精密色差仪进行测量。计算色差时，可以把其中的任意一个作为标准色，则另一个就是样品色。当计算结果出现正负值时，其意义如下（假设1为样品色，则2是标准色）：，表示样品色比标准色浅，明度高；若，说明样品色比标准色深，明度低；，表示样品色比标准色偏红；若，说明样品色比标准色偏绿；，表示样品色比标准色偏黄；若，说明样品色比标准色偏蓝；，表示样品色比标准色彩度高，含“白光”或“灰分”较少；若，说明样品色比标准色彩度低，含“白光”或“灰分”较多18、19。造成色差的因素有很多，除了人为因素，一般客观因素中，白度不同的纸张对印刷墨层的颜色显现有不同的影响。因为白度不同等于在油墨中加进不同黑、红、兰或黄，所以在印刷中尽管墨量、色相都没有变化，但实际油墨具有一定的透明性，色彩的效果随着纸张的白度不同而显现出来，造成不同的色差。印刷品的光泽度取决于纸张的光泽度与平滑度。如果纸张的光泽度和平滑度较高，我们观察到的颜色基本上是透过墨层反射出的颜色，主色光饱和度高。如果纸张的表面粗糙、光泽度低，就会产生漫反射，就会降低主色光的饱和度，使我们人眼观察印刷品的颜色感觉变淡。相同的墨量用密度计测量密度值。平滑度光泽度高的纸张，密度值高。平滑度光泽度低的纸张，密度值低。2.3.2 实验材料纸样：1# 盖特威打印纸（90g/m2）；2# 防水半亮面铜板打样纸（130g/m2）；3# 红水彩高级高光相纸（230g/m2）；4# 虹彩高质量数码打样纸（195g/m2）；打印墨水：爱普生7910颜料墨水，11色。2.3.3 实验仪器（a）爱普生大幅面喷墨打印机（b）X-Rite 528分光密度计2.3.4 实验条件温度：室温203相对湿度：605%2.3.5 色域范围测试版设计（a）色域概念色域（Color Gamut），就是指某种设备所能表达的颜色数量所构成的范围区域，即各种屏幕显示设备、打印机或印刷设备所能表现的颜色范围。在现实世界中，自然界中可见光谱的颜色组成了最大的色域空间，该色域空间中包含了人眼所能见到的所有颜色。色彩空间的是指某种显示设备能表现的各种色彩数量的集合，色彩空间越广阔、能显示的色彩种类就越多，色域范围也就越大。（b）色域范围测试版设计原理ANSI IT8.7/3 是专为 Printer 打印机或是色彩输出机所准备的工业标准。图表构成为基础的色块值（Basic Ink Value）有182个 CMYKs以及专业的色块值 ( Extended Ink Value ）则多达 928 CMYKs。整张 IT8.7/3 可以是一份由计算机产生的文件，主要分开三个色组 A、 B、 C及基本色彩块。使用 IT8.7/3 时须注意打印机的CMYK喷出墨量是否足够及均匀，还有必须知道的是，每个色块上所连接的色码。知道了色码的分布，才能在输出后做比对校正。（c）各组色块的分布与设计 Basic Set(基本色块) 此组色域包含182个色块，由A1至A13 和N1至N13。A1A13为基本的CMY浅色混成，N1N13则为CMYK深色混成。CF行包含了不同比例浓淡色块，可测试打印机对输出层次的表现能力。JL行则是测试灰阶、中间色以及暗色层次的表现能力，具体如图2-2所示。图2-2 基本色块部分Extend Set(扩充色块)A区共有10组色块组成，每组包含25(5x5)个色块，本区色块AE为：0、20、 40、70、100%，蓝增强，15为： 0、20、40、70、100%红增强。B区比A区少一组，由4组组成 ，每组包含16(4x4)色块，AD 蓝增强，14：红增强。C区由12组色块形成，每组包含 36(6x6)色块AF：蓝增强，16：红增强。具体如图2-3所示： 图2-3扩充色块部分2.3.6 实验步骤（a）首先将IT8.7-3 CMYK Target色块的CMYV和Lab原始数据进行汇总整理，方便后期处理数据；（b）然后在PhotoShop中将IT8.7色块全部画出，再根据纸样宽度设计排版出打印样图；（c）其次将4种不同类型的喷墨打印纸进行印刷打样，在相同印刷速度下每种纸张印刷一组样张。（d）最后对晾干的打样样张进行印刷密度和色度的测定。2.4不同纸张对GATF色轮图呈色范围的影响2.4.1 实验原理因为油墨颜色不纯洁，使得对光谱的选择吸收不良，产生不应有密度，而造成色相误差。不应有密度的大小就是这种色相偏差的反映。各种原色都可以用R、G、B滤色镜测量，得到高、中、低三个不同大小的密度值。色相误差可由这三个密度值按照下面的公式进行计算。油墨的色相误差用百分率表示，如式2-6：色相误差（色偏）= 100% （2-6）式中：H油墨最大密度值，L油墨最小密度值，M介于H和L的密度值油墨的灰度，可以理解为该油墨中含有非彩色的成份。如前所述，这是由于低密度值处不应有吸收所造成的，它只起消色作用。灰度以百分率表示，如式2-7：% (2-7)灰度对油墨的饱和度有很大影响，灰度的百分数越小 ，油墨的饱和度就越高。GATF色轮图是美国印刷技术基金会所推荐的色轮图，它是以油墨的色相误差和灰度两个参量作为坐标。圆周分为六个等分：三原色Y、M、C和三间色G、R、B，圆周上的数字表示色相误差，从圆心向圆周半径方向分为10格，每格代表10%，最外层圆周上灰度为0（饱和度最高为100%），圆心上灰度为100%（消色，饱和度最低，等于0）。GATF色轮图可以将印刷三原色（CMY）和三间色（RGB）的密度，色相误差和灰度值。因为油墨不是太理想，分布六边形不规则不会与整个理想六边形颜色图一样。因此使用GATF方法进行不规则六边形分布显示印刷三原色和复合色信息，就可以得到印刷油墨显色性能和印刷颜色对比强度的分析，六边形区域越大说明油墨色域大，色效率越高，印刷油墨与工艺控制越好16、18、20。GATF色轮图采用色相误差和灰度两个坐标，直观清晰，很容易理解，尽管这种方法并不能像CIE系统那样精确，但是在印刷上用来分析油墨的颜色的印刷性，却是很受欢迎和有效的。2.4.2 实验材料纸样：1# 盖特威打印纸（90g/m2）；2# 防水半亮面铜板打样纸（130g/m2）；3# 红水彩高级高光相纸（230g/m2）；4# 虹彩高质量数码打样纸（195g/m2）；打印墨水：爱普生7910颜料墨水，11色。2.4.3 实验仪器（a）爱普生大幅面喷墨打印机（b）X-Rite 528分光密度计2.4.4 实验条件温度：室温203相对湿度：605%2.4.5 GATF色轮图范围测试版设计这些色块包含大块的单色及两色叠印的实地和50%网点色块，除了可以观察打印样品外，还可以提供部分参数计算的数据，具体如图2-4所示：图2-4 测试版色块设计2.4.6 实验步骤（a）首先将IT8.7-3 CMYK Target色块的CMYV和Lab原始数据进行汇总整理，方便后期处理数据；（b）然后在PhotoShop中将IT8.7色块全部画出，再根据纸样宽度设计排版出打印样图；（c）其次将4种不同类型的喷墨打印纸进行印刷打样，在相同印刷速度下每种纸张印刷一组样张。（d）最后对晾干的打样样张进行印刷密度和色度的测定。2.5测试版设计在明确测试目的，即测试哪些质量指标或测度的基础上，进行基本测试单元布局和设计，设计时注意基本单元对称布置，性质相同的基本测试单元均匀分布，确保测试数据的可靠性和正确性检验。测量和评价喷墨纸张印刷适应和图像质量的测试图，不能以RGB值定义色调梯尺色块，因为RGB与油墨特性光谱特征没有良好的对应关系，设计测量和评价减色原理的色彩表现的测量图时，应选择与彩色复制能力相当的CMYK色彩空间测试版设计内容包括墨斑检测条、分辨率控制条、ANSI IT8.7/3、水果图片、群体肖像、金属图片，具体内容如图2-5所示。图2-5 喷墨印刷测试版设计图测试版包含各部分的作用有：（1）墨斑检测条：测试版中包括大块的单色及两色叠印的实地和50%网点色块。这些色块的尺寸为1010cm2，其大小足够用来测试墨斑。（2）分辨率控制条主要用于检测成像系统处理阳片和阴片不同方向线条的能力。线宽用磅值（每in.72磅）表示，范围从1磅到0.01磅。线条有垂直、水平、45、45四个方向。（3）ANSI IT8.7/3 是专为 Printer 打印机或是色彩输出机所准备的工业标准。图表构成为基础的色块值（Basic Ink Value）有182个 CMYKs以及专业的色块值 ( Extended Ink Value ）则多达 928 CMYKs。（4）水果图片：所选择的用于不同饱和度色调的水果和织物的颜色，位于透明胶片能再现的色域的最外围。在使用色域较窄的三原色油墨时，要实现这些色调的复制是特别困难的。（5）油画少年：在这油绘画少年的图片中，对分色和印刷设备而言，最大的挑战在于如何将五种肤色都完美地复制出来。 （6）金属图片：该图片中的灰平衡再现很容易通过阶调与中性灰接近程度的检查来确定，这些区域的偏色是显而易见的。中性灰图片的精确复制是很困难的，主要原因是当要对给定的灰色调进行中性灰平衡优化时，其附近的灰色调的任何偏色都是很显眼的。3 实验数据及结果分析3.1 纸张性能检测利用实验仪器对四种印刷纸样的定量、白度、厚度、吸水性、透气度、光泽度、粗糙度、匀度进行了测量，测量结果如表3-1所示。表3-1 纸张的物理性能定量白度厚度吸水性透气度光泽度粗糙度匀度指数1#80.2495.2280.11140.772410.36686.15.95742#120.8289.3040.14060.39281.224653.11.451053#203.5494.3280.17920093.50.091084#202.9892.320.22320.2944043.91.14109从表3-1纸张的物理性能可以看出， 1#-4#喷墨打印纸各项性能存在明显差别。在光学性能方面，1#纸样的白度最大；而3#纸样的白度次于1# 纸样；2#、4#纸样的白度适中略低于1#、3#纸样，白度不同的纸张对印刷墨层的颜色显现有不同的影响。因为白度不同等于在油墨中加进不同黑、红、兰或黄，所以在印刷中尽管墨量、色相都没有变化，但实际油墨具有一定的透明性，色彩的效果随着纸张的白度不同而显现出来，造成不同的色差。图3-1 各样纸样定量、白度、光泽度、厚度、吸水性、透气度、粗糙度、匀度的折线图图3-2 依次为1#、2#、3#、4#纸样的纤维和填料的分布情况另外，由图3-1可知，比较四种纸样的光泽度，则有：3#2#4#1#；粗糙度大小顺序是：1#2#4#3#；对比分析结果得，印刷品的光泽度与纸张的光泽度与粗糙度有关。纸张粗糙度越高，则纸张的光泽度就越低。如果纸张的光泽度较高，粗糙度较低，我们观察到的颜色基本上是透过墨层反射出的颜色，主色光饱和度高。如果纸张的表面粗糙、光泽度低，就会产生漫反射，就会降低主色光的饱和度，使我们人眼观察印刷品的颜色感觉变淡。相同的墨量用密度计测量密度值。平滑度光泽度高的纸张，密度值高。平滑度光泽度低的纸张，密度值低。由图3-2知，1#纸样的纤维和填料的分布情况不均匀，匀度最差，其次是2#纸样，对比1#样纸纤维和填料更加均匀，3#纸样和4#纸样相比1#、2#纸样纤维和填料分布更加均匀，表面也更加细腻。另外，纸张透气度与匀度之间呈现局部二次曲线的关系，透气度随着匀度的提高而下降的速度逐步变缓，这与表3-1中各纸样的透气度相吻合。最后，比较其他几个性能指标，1#纸样的吸水度和透气度均最大，厚度、定量最小；3#纸样透气度、吸水性均最小，3#纸样的定量最大。3.2印刷反差和网点扩大对喷墨印刷质量的影响印刷反差是指印品实地密度与暗调密度（主要指75%或80%网点处的密度）的对比。K值大小反映了印刷品层次再现性的好坏。K值大，说明D0.75 比DV低的较多，即此时网点扩大小，层次拉得开，反之K值小，层次压缩较多。根据测得四个样张的C、M、Y、V四色密度值，可求得各样张的印刷反差和网点扩大值，具体数值如表3-2所示。表3-2 纸张的印刷反差（K）和网点扩大(Z)1#2#3#4#CMYCMYCMYCMYK7.1417.216.6711.7637.534.1913.6725.3621.1914.2942.7739.68Z22.519.118.622.414.814.1232019.522.91512.4图3-3 印刷反差和网点扩大折线图由图3-3知，比较四种样纸的印刷反差，则有：4#2#3#1#,从比较结果可以看出，1#和3#样纸的印刷反差最小，则表明1#和3#样纸网点扩大较大，色彩压缩较多，印刷品层次再现性较差；2#和4#样纸的印刷反差较大，则表明2#和4#样纸色彩层次拉得开，印刷品层次再现性最好；另外，四种样纸中青色的印刷反差均是最小，则说明用四种样纸印刷的样品中，青色比较于其他两色，层次压缩较多，再现性较差；在比较四种样纸的网点扩大，有：4#2#1#3#，3#样纸和1#样纸的印刷反差和网点扩大均最小，则表明3#样纸和1#样纸的印刷品层次再现性更好。3#样纸为相纸，表面粗糙度低，吸收速度慢，网点扩大较小。3.3纸张对喷墨打印呈色范围的影响将承印物上实际测得颜色作为样品色，将测控条上的标称颜色作为标准色，分别求得明度差，色度差和、纸张色差、彩度差和色相差，则有表3-3和表3-4所示：表3-3 纸张明度差、色度差和纸张CMYCMYCMY1#4.115.39-10.8926.52-33.21-2.9616.012.91-33.782#0.15-1.78-11.4117.06-16.97-2.8310.953.62-9.563#-3.16-3.24-12.4419.35-18.22-1.456.666.56-10.294#1.39-2.01-10.0210.89-12.4-3.918.234.38-1.3由表3-3对比分析四种纸样的明度差得，1#纸样M色比标准色浅，明度最高； 2#纸样的C色与标准色最接近，还原度最高；3#纸样CMY三色比标准色深，明度低，而且普遍都低于其他三种纸样的CMY三色；4#纸样中C色比标准色浅，明度高，Y色比标准色深，明度低。另外，比较四种样纸的色度差，四种样纸的C色比标准色偏红，MY两色比标准色偏绿；CM两色比标准色偏黄，Y色比标准色偏蓝。其中，1#纸样较其他三种纸样的偏色尤为厉害，4#纸样相对于其他三种纸样，呈色性能最好。表3-4 纸张色差、彩度差和色相差CMYCMYCMY1#31.2533.7735.62-27.15-33.30-33.1714.931.677.052#20.2717.4415.15-18.54-17.07-9.218.193.133.813#20.7119.6316.21-15.75-18.27-10.1013.076.432.444#13.7213.3010.83-13.02-12.50-0.884.114.104.02由表3-4对比分析得，所有纸样的所有颜色的彩度差都为负值，则表明样品色比标准色彩度低，含“白光”或“灰分”较多；比较四种纸样，1#纸样的彩度差值最小，则说明1#纸样的颜色再现性最差，4#纸样的彩度差值最大，则表明4#纸样的呈色性能最好。此外，将标准测试版和四种样纸中的中的色块数值进行整理，然后运用MATLAB，编入程序指令，分别将标准测试版和四种样纸的色度值L、a、b呈现在三维好二维空间中，具体情况如图3-4、3-5、3-6、3-7、3-8所示：图3-4 标准测试版色度值 三维图和二维图图3-5 1#纸样测试版色度值 三维图和二维图图3-6 2#纸样测试版色度值 三维图和二维图图3-7 3#纸样测试版色度值 三维图和二维图图3-8 4#纸样测试版色度值 三维图和二维图由图3-4、3-5、3-6、3-7、3-8知，对比1#样纸、2#样纸、3#样纸、4#样纸与标准测试版的三维色度值，标准测试版的亮度值从0-100均匀分布，而各纸样印品的亮度值大部分集中在20-100，此现象说明1#样纸的印品颜色比标准测试版的颜色亮度高，颜色浅。再将各样纸与标准测试版的二维色度值进行对比，四种样纸水平方向色彩分布小于标准测试版，所以1#样纸在红绿方向和黄蓝方向上色彩的表现范围都要小于标准测试版，所以1#纸样的呈色范围最差。将四种样纸中ANSI IT8.7/3中的色块与标准测试版中的与之对应色块的数值进行色差值的计算，求得各样纸色差值样本概率图形和各样纸的色差值在标准测试版色度空间分布图。具体所示为图3-9，3-10表示各样纸色差值样本概率图形，图3-11，3-12表示各样纸的色差值在标准测试版色度空间分布图：图3-9 1#纸样和2#纸样色差值样本概率图形图3-10 3#纸样和4#纸样色差值样本概率图形图3-11 1#纸样和2#纸样色差值在标准测试版色度空间分布图图3-12 3#纸样和4#纸样色差值在标准测试版色度空间分布图表3-5 各纸样色差数据统计图色差范围1号纸样2号纸样3号纸样4号纸样0-698203841986-1018128922823110-1515619732923215-205910513014020-256947715125-309134373430-358918261835-4083106640-5071710650-602221360-70073470-80541380以上4522由图3-9，3-10，3-11，3-12和表3-5可知，1#样张的色差在25-50之间的分布要远远多于其他三种样纸，因此1#样纸与标准测试版的色差最大，色彩的再现性能也最差；2#纸样、3#纸样与4#纸样的色差分布相对集中，大部分色差数值集中在0-20之间，在0-6的色差统计中，3#纸样要远小于2#纸样与4#纸样，因此，2#纸样与4#纸样的呈色能力要好于3#纸样。3.4不同纸张对GATF色轮图呈色范围的影响GATF色轮图是美国印刷技术基金会所推荐的色轮图，它是以油墨的色相误差和灰度两个参量作为坐标。圆周分为六个等分：三原色Y、M、C和三间色G、R、B，圆周上的数字表示色相误差，从圆心向圆周半径方向分为10格，每格代表10%，最外层圆周上灰度为0，圆心上灰度为100%。由测量数据分别计算四种纸样的色相误差，计算结果如表3-6所示。表3-6 纸张的色相误差和灰度纸张颜色色相误差灰度纸张颜色色相误差灰度1#C32.322.623#C22.0315.11M59.431.18M53.7723.19Y5.8819.04Y6.8012.71CM63.4158.58CM50.4136.65CY91.4357.83CY98.4147.93MY85.2533.70MY87.6122.602#C23.2316.814#C17.0712.14M49.5222.79M45.0417.61Y5.8812.82Y5.3110.32CM57.4742.38CM21.4734.08CY82.7646.30CY77.4641.32MY83.8121.64MY84.4318.12然后将所有YRMBCG连接起来构成的六边形就为这组三原色油墨的颜色范围。该六边形越大，则油墨色域大，色效率越高。各样纸GATF色轮图如图3-4所示： 图3-13 四种纸张的GATF色轮图 观察并比较分析图3-13，四种样纸中，1#样纸的色域