纸张对印刷图像不同阶调色彩复制效果的影响分析

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 .3111 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。2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3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。42 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5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/m 2） ；2# 防水半亮面铜板打样纸（130g/m 2） ；3# 红水彩高级高光相纸（230g/m 2） ；4# 虹彩高质量数码打样纸（195g/m 2） ；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