关于纸张特性对于数码打印效果影响的研究
摘要:数字印刷的最终效果实际上会受到多种因素的影响，除了打印机本身的类型，最重要的就是承印物带来的影响。通过原子力显微镜、分光光度计和测角光度计对不同类型纸张的各种参数进行量化表征，结合色彩管理软件计算出能够表达色彩转移效果的色域体积，并研究出哪些属性对于打印效果影响最大。
关键词：色域体积 白度 色彩重现
数字印刷因其良好的灵活性和经济性在印刷行业中越来越受欢迎，其以成为当今最主要的印刷技术之一。各类型打印机任何输出设备的一个重要的质量特征是其可重现色彩的范围，即其色域。较宽的色域意味着可以在复制过程中应用更多的颜色。然而，这个过程需要特别注意打印设备如何在印刷文件内转换颜色，以及重现颜色。这种颜色范围可被视为三维色彩空间中的体积，色域通常在基于比色的空间中指定。然而纸张属性可能是影响所有色彩再现过程中图像转印和图像外观完整性的最重要的外界因素。作为预测和再现颜色的关键变量，孔隙度、粗糙度、颜色属性、白度和光泽度等纸张属性对打印质量和色域都有重要影响。所以了解打印过程中对色彩重现影响最大的是纸张的哪些属性，并且研究纸张的这些特性是如何影响数字样张的色彩重现是非常必要的。分析纸张属性和色域之间的关系可以有助于预测和控制数字打印系统中的色域。
色域体积和纸张属性测量
设备的色域通常被定义为包含所有颜色并且可以由设备精确再现的颜色空间的特定连接子集，其色域通常表示为CIE1931色度图中的区域，然而一个完整的色域必须表示为一个三维色彩空间。传统上，描述和表征色域是通过两种方式完成的，这两种方法均基于CIE比色法，但这两种方法都受限于二维。随着色彩管理和ICC配置文件的出现，设备色彩输出的大量采样可用于描述设备色彩输出的三维特性。上述新方法的色域生成通常包括四个步骤：
1.分析目标的输出（用于硬拷贝的CMYK，用于显示器的RGB）。
2.利用分光光度法测量目标的颜色。 结果是每个补丁的L * a * b *值的数据集。
3.生成ICC配置文件。
4.将配置文件转换为设备的三维色域以计算色域的体积。
使用分光光度计（一种具有包括镜面反射分量模式的几何形状的仪器）在380-780nm范围内以10nm为间隔测量光谱数据和对纸张白度的评估。 此外，对所有样品测定光谱反射率，然后使用CIE标准光源D65和CIE 1964标准色度观察仪转换成CIELAB比色坐标（L *，a *，b *）。 L *的增加表示样品的增亮。 正值 的a *表示朝向红色的颜色; 反向 的a *表示朝向绿色的颜色。 同样，正值的b *表示朝向黄色的颜色; 反向 的 b *表示朝向蓝色的颜色。
使用原子力显微镜在10平方微米的固定面积上对纸张粗糙度进行表征。使用测角光度计以60°和85°的两个角度对不同类型的纸张进行镜面光泽评估。白度由可见光谱（380-780nm）中所有波长的反射率确定，并提供纸张颜色再现能力的信息。 CIE白度公式被接受并经常用于评估纸张白度。 纸张白度使用公式：
其中Y是Y值，X10和Y10是样本的色度坐标，Xn10和Yn10是在10°的观察者使用D65光源的色度坐标。
纸张特性对色域的影响
本研究选取了5种常用的工商业用纸作为样本，其表面特性分别统计在表1和表2中。
纸张 A B C D E
光泽度60°(GU) 4.2 4.6 3.8 3.2 32
光泽度85°(GU) 6.9 3.3 4.5 1.8 58.8
白度 111.88 45.7 68.12 113.14 87.37
表1 每张纸的光泽度和白度值
通常所有类型的纸张都具有相似的色域形状，但色域容量不同。图1展现出了表1中不同纸张的色域体积计算结果。纸张B和C具有最低的白度值; 而纸A和D具有最高的白度值。与其他纸张相比，纸张C表现出的色域体积较小。纸张的高白度改善了对比度和色域，这两个参数都是保障色彩重现质量的重要参数。在60°和85°测量的纸张光泽度的结果显示较高的纸张光泽度会增大色域，同样较低的光泽度会导致较差的色域从而影响彩色图像的质量。应该指出的是，因为它可能受光线在油墨中的反射方式的影响。纸张E光泽度的评价最高，但色域体积并不是很小，尽管由于纸张E的低白度对色域体积正面效果的降低。
图1 .不同纸张的CIELAB色彩空间中的色域体积比较
粗糙度也是影响打印质量的最关键因素之一。具有光滑表面的纸张有利于良好的墨粉转移，反之亦然。若将纸张表面变化看做波动的图形，那么与光滑的表面相比，粗糙的表面具有更大的波峰和波谷。不存在表面不规则处可使调色剂颗粒更均匀地粘附到表面，从而产生更好的图像。另外，平滑度的增加会导致印刷密度的增加。统计粗糙度参数可以用来描述表面高度的变化。它们通过区域表面与其理想形式的垂直偏差来量化，并且这些粗糙度参数可使用用于描述表面的公式来计算。每个粗糙度参数的定义、缩写和公式如下：
表2 每张纸的表面粗糙度参数
纸张的粗糙度的测量显示在表2中。正如预期的那样，光滑的纸张的色域比粗糙的纸张的色域更为宽广。与其他纸张相比，纸张D倾向于具有较粗糙的表面，与纸张A相比造成较低的色域体积。另一方面，白度对色域体积的影响大于粗糙度的影响。由较低白度（纸张A和B）产生的色域体积的差异大于由较高粗糙度（纸张A和D）产生的色域体积的差异。
综上发现具有高白度，低表面粗糙度和高光泽度的纸张表现出较高的色域体积。与高光泽度和低粗糙度相比，纸张的高白度可以对增加色域体积具有显着的积极作用。一般来说，最好的色彩还原会发生在明亮的光谱反射，光滑表面，光泽度高和中间调下。值得一提的是白度是影响可复制色域的最重要的纸张特性。
