一种评价喷墨打印纸的方法

【摘 要】目的：评价喷墨打印纸质量。方法：采用四个指标表示纸张的三维结构特性，利用熵权法确定四个指标的权重，建立喷墨打印质量评价模型；在采用这四个指标的前提下，使用灰关联分析技术评价各待评纸张和标准纸张之间的关联度。结果：质量评价模型与灰关联分析模型结果一致，渗透特性是影响纸张质量的主要指标。结论：评价效果较好，能够指导纸张性能的改善。

【关键词】纸张结构 喷墨打印纸质量 评价模型

目前，评价纸张质量、预测喷墨打印质量，主要采用测量纸张物理性能、印刷适性[1]来解决，测量指标繁多，同时缺少综合有效的评价办法。在设备、墨水相同的情况下，喷墨打印质量主要取决于纸张的性能 [2]。以喷墨打印机专用纸张作为标准评价五种不同打印纸质量。采用熵权法和灰关联分析技术方法两种办法来综合评价纸张质量，现分析如下。

1 实验

1.1 材料与设备

实验用纸具体参数见下面的曲线图，其中0#纸为品牌打印机专用原装纸，是评价的标准纸。1#-5#为五种涂布情况不同的样纸，是待评价纸张。

设备：EPSON Stylus PRO 4880C喷墨打印机、MICROTEK ScanMaker 9700XL扫描仪、Verity IA图像分析软件、Emtec动态渗透分析仪。

1.2 实验方法

（1）亮度均值与亮度方差。通过统计实地色块上一定区域面积内像素的亮度值[5]，计算出亮度的均值和方差。均值越低，表示整体面积内墨层越厚，整体反射率越低；方差越小，表明该面积整体越平滑，即墨层均匀性越好。

（2）圆形均匀度。计算打印墨点的圆形均匀度（取值范围≥1），值越小，表明墨点变形越小，墨水的铺展扩散现象越轻微，边缘越清晰，向各方向铺展扩散越均匀。

圆形充实度公式如下：

（L：圆周长，S：圆面积） （1）

（3）液体渗透。利用Emtec动态渗透分析仪可以定性地描述纸张孔隙率和液体渗透的均匀性，仪器通过发出超声波穿过试样Z向的衰减情况，绘制出时间和强度的曲线（I-t），曲线形状为先上升再下降的纸张渗透情况优于开始便急剧下降的；同种形状的曲线，靠上的优于靠下的。Imax对应的时间越大表明液体渗透越均匀，表面孔隙情况越理想。

1.3 喷墨打印纸评价

（1）熵权法评价。在得到各样本的[AL SL CP t]矩阵后，利用标准纸样的数据对其标准化处理去除量纲的影响，并且保障各指标对打印质量分数有方向一致的影响，得到新矩阵[A S C T]：Ai=ALi/AL0，Si=SLi/SL0，Ci=CPi/CP0，Ti=t0/ti（i=1，2，3，4，5）。

用熵权法得到四项指标的权重，计算得到纸张打印质量的分数G（grade）：

G=W[A S C T] （2）

其中，W为权重的行向量，G值越小打印纸及打印质量越好（G≥1）。

（2）灰关联技术分析。以0#纸的各项数据作为目标系统，建立灰关联评估矩阵，评价各系统与目标系统的关联度，关联度越大越接近目标系统，打印纸及打印质量越好。

（3）

（4）

其中，R为评价矩阵，r为关联度矩阵，r0i第i个纸样和标准纸样之间的关联度。在确定每个评价指标中最优对象时，前三个指标为成本目标下的集合，即越小越好；最后一个指标为效益集合下的指标，即越大越好。

2 结果与讨论

2.1 样本的各项指标测试结果

（1）亮度均值及方差。1#、2#纸样的亮度均值最小，即整体的反射最小，表明其墨层厚度最大；5#的亮度级最高，说明墨层最薄。各样本的方差水平都比较接近，说明各纸样在测试区域内都较为平整，其中5#纸样方差最小。

（2） 圆形充实度。从圆形充实度数据来看，4#纸样的圆形充实度最小，表示该纸样边缘清晰，图形真实再现度好，墨水没有过度铺展，也没有过多的墨点喷溅在打印区域外。

（3）渗透特性。动态渗透分析仪分析纸样的I-t曲线如图。

纸样接收超声强度最大的时间依次为：0.715、0.5725、4.1785、5.458、3.009s。其中4#纸样的时间最大，说明4#纸样渗透情况最好，涂层质量最好，液体渗透均匀。

2.2 打印纸质量评价

（1）熵权法模型。根据熵权赋值法得到各指标的权重为[0.1517 0.0755 0.3016 0.4712]，即：G=0.1517A+0.0755S+0.3016C+0.4712T （5）

由方差造成的差异效果最小，各纸样墨层平滑程度近似；渗透产生的差异最大，是造成打印质量高低不同的主要原因，改善纸样的涂布质量进而优化纸张的液体渗透特性是改善打印质量的主要方向。

（2）灰关联分析模型。用灰关联分析技术，分析各纸样与标准纸样0#纸之间的关联程度，其结果依次为：0.7042、0.808、0.6055、0.547、0.6163。

关联度越大，则说明纸样的整体水平越接近标准纸样，纸样与标准纸样间的关系越密切。关联度由大到小，即打印纸及打印质量由高到低排列顺序为：2#、1#、5#、3#、4#，与上一步的熵权法模型结论一致。

结语

目前，对于喷墨打印纸评价的研究主要是通过测量各项印刷适性指标来实现，指标众多并且很难得出综合的评价结果。本实验选用较少的指标来评价打印纸质量，评价结果可以用来指导生产选纸，对改善喷墨打印纸性能具有指导作用。

参考文献

[1]陈双莲，陈广学，屈贞财等.喷墨打印纸印刷适性预测模型的研究[J].中国造纸学报，2011，26（4）：9-12.

[2]陈蕴智.印刷材料学[M].北京：中国轻工业出版社，2011.