屈貞財　劉士偉

摘要：為建立更為科學(xué)合理的噴墨打印紙質(zhì)量評價模型，提高噴墨印刷質(zhì)量，測試了6種噴墨打印紙的吸收性（X1）、光澤度（X2）、粗糙度（X3）、白度（X4）和不透明度（X5）等表面性能，運用層次分析法（AHP）構(gòu)建判斷矩陣，計算得到各表面性能對紙張質(zhì)量影響的權(quán)重系數(shù)分別為06415、01279、07428、01056、00961，并建立了噴墨打印紙質(zhì)量評價模型F=06415X1+01279X2+07428X3+01056X4+00961X5 。在相同的實驗條件下，對6種噴墨打印紙進行打印輸出GATF標準梯尺，用SpectroEye分光密度儀測定網(wǎng)點擴大值，用QEA圖像分析儀測定網(wǎng)點的直徑。以網(wǎng)點擴大值作為噴墨印刷質(zhì)量的檢測標準，對評價模型進行了檢驗。結(jié)果表明，基于AHP的噴墨打印紙質(zhì)量評價模型能夠準確評價紙張的性能，相對于傳統(tǒng)的評價方法，其具有簡單實用的特點。

關(guān)鍵詞：噴墨打印紙；層次分析法；網(wǎng)點擴大；評價模型

中圖分類號：TS7611

文獻標識碼：A

DOI：1011981/jissn1000684220180230

噴墨打印紙是噴墨印刷的主要承印材料，相對于普通紙張，其具有光學(xué)性能優(yōu)良、印刷質(zhì)量高的優(yōu)點，受到了印刷廠商的青睞。但是噴墨打印紙也存在生產(chǎn)工藝要求嚴格、成本較高等問題，這使得客戶在使用噴墨打印紙時，往往惜紙如金，盡可能減少印刷的廢品率。由于噴墨打印紙對噴墨印刷產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，越來越多的專家和學(xué)者開始研究噴墨打印紙質(zhì)量的評價方法，目前已取得了一定的成績。陳雙蓮等利用主成分分析法建立了噴墨打印紙性能與印品質(zhì)量參數(shù)的綜合評價模型，用該模型可對噴墨打印紙的性能進行分析，并可預(yù)測噴墨印刷質(zhì)量[1]。張巖采用主成分分析和聚類分析方法對噴墨打印紙的膠黏劑復(fù)配比及固色劑用量等性能指標進行了綜合評價，獲得了生產(chǎn)噴墨打印紙的最優(yōu)工藝條件[2]。洪亮等用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對噴墨打印質(zhì)量進行了預(yù)測，獲得了定量描述噴墨打印紙印刷適性對印刷品色差的影響值[3]。王凱等建立了基于模糊灰關(guān)聯(lián)的紙張印刷適性評價模型，以ISO 12647 為印刷標準，檢測了模型的合理性[4]。盡管這些方法在一定程度上可以預(yù)測評價噴墨打印紙的質(zhì)量，但對于噴墨印刷生產(chǎn)實踐，依舊存在一些缺陷。印刷行業(yè)是一個對經(jīng)驗常識依賴度高的行業(yè)，主成分分析法和聚類分析法僅從客觀角度考慮，忽略了工人的主觀經(jīng)驗，直接對噴墨打印紙進行評價，脫離了印刷生產(chǎn)實際，因而存在一定的片面性[59]。廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊灰關(guān)聯(lián)度模型較為復(fù)雜，對于企業(yè)的操作員工而言，實用性不大。因而，建立一套既能結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實際又能方便員工靈活使用的評價模型成為當前造紙及印刷工作者的重要任務(wù)。

層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP）是由美國運籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂（Saaty T L）于20世紀70年代初提出，旨在利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為多目標或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜問題提供簡便的決策方法[10]。這種方法將定量分析與定性分析相結(jié)合，用決策者的經(jīng)驗判斷衡量各方案的相對重要程度，將問題分解為不同的要素，并將這些要素歸并為不同的層次，從而形成多層次結(jié)構(gòu)，在每一層按照特定的準則，對該層要素進行逐對比較并建立判斷矩陣。通過計算判斷矩陣的最大特征值和對應(yīng)的正交化特征向量，得出該層要素的對應(yīng)權(quán)重，并在此基礎(chǔ)上計算各層次要素對于總目標的組合權(quán)重，從而提供最優(yōu)方案。利用AHP分析問題時，主要包括以下5個步驟：① 建立層次結(jié)構(gòu)模型；② 構(gòu)造判斷矩陣；③ 層次單排序；④ 一致性檢驗；⑤ 層次總排序。本研究主要包括2個方面內(nèi)容：一是測試了噴墨打印紙的表面性能，然后建立了噴墨打印紙表面性能與印刷質(zhì)量的層次結(jié)構(gòu)模型，并構(gòu)造了判斷矩陣，通過一致性檢驗確定了各因素影響印刷質(zhì)量的綜合權(quán)重，最后建立了噴墨打印紙質(zhì)量的評價模型；二是對噴墨打印紙進行打印輸出GATF標準梯尺，測量網(wǎng)點擴大值和網(wǎng)點直徑，依據(jù)網(wǎng)點的變化對評價模型的合理性進行檢驗。

1實驗

11器材

儀器：殘余油墨測定儀（ColorTouch PC）；NovoGloss TM光澤度測定儀；表面粗糙度測試儀（PPS TESTER）；紙張表面吸收重量測定儀；EPSON Stylus Pro7880c數(shù)字噴墨印刷機；SpectroEye分光密度儀；QEA圖像分析儀。

材料：6種市售彩色噴墨打印紙，EPSON公司的“世紀虹彩”8色顏料墨水。

12實驗方法

121噴墨打印紙表面性能測試

在標準實驗室內(nèi)對6種市售彩色噴墨打印紙進行表面性能測定，分別用殘余油墨測定儀測定其白度和不透明度，用光澤度測定儀測定其光澤度，用表面粗糙度測試儀測定其粗糙度，用紙張表面吸收重量測定儀測定其吸收性[1112]。

122建立評價模型

按照AHP的相關(guān)步驟，對噴墨打印紙表面性能進行建模，構(gòu)建判斷矩陣，并進行一致性檢驗，最后求出噴墨打印紙各表面性能對印刷質(zhì)量的權(quán)重系數(shù)，建立噴墨打印紙表面性能與印刷質(zhì)量相對應(yīng)的評價模型。

123印刷品測試實驗

以EPSON Stylus Pro7880c為輸出設(shè)備，對6種噴墨打印紙進行打印輸出GATF標準梯尺，用SpectroEye分光密度儀測定各色油墨的網(wǎng)點擴大值并繪制網(wǎng)點擴大曲線，用QEA圖像分析儀測量網(wǎng)點的直徑[13]。

124模型驗證

以印刷品的網(wǎng)點擴大值為質(zhì)量標準，檢驗紙張的優(yōu)劣性，并與模型評價結(jié)果進行對比，以驗證模型的合理性。

2結(jié)果與討論

基于AHP的噴墨打印紙質(zhì)量評價模型的研究第33卷第2期

第33卷第2期基于AHP的噴墨打印紙質(zhì)量評價模型的研究

21噴墨打印紙表面性能

分別測定6種噴墨打印紙的表面性能，結(jié)果如表1所示。

22基于AHP的噴墨打印紙評價模型的建立

221構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

按照AHP的設(shè)計步驟，以噴墨打印紙評價為目標層，以吸收性、光澤度、粗糙度、白度和不透明度等表面性能為準則層，以可供選擇的6種紙樣為方案層，構(gòu)建噴墨打印紙評價的層次結(jié)構(gòu)模型。

222構(gòu)建判斷矩陣

層次分析法中，如果只是定性描述結(jié)果，往往不具備說服力，因而Saaty T L提出了標度方法，該方法可以依據(jù)操作者的經(jīng)驗判斷將定性與定量評價相結(jié)合，用以判斷各因素的作用大小。判斷矩陣元素aij的標度及含義如表2所示。

2，4，6，8兩相鄰判斷的中間值

倒數(shù)因素i與j比較的判斷aij，則因素j與i比較的

判斷aji=1/aij（兩者互為倒數(shù)）

223層次一致性檢驗

利用MATLAB軟件計算得到判斷矩陣A的最大特征根λ為52046，最大特征根對應(yīng)的特征向量為（06415，01279，07428，01056，00961）T，該特征向量即為各紙張表面性能對應(yīng)的權(quán)重值。一致性檢測指標CI的計算如式（3）所示，n為矩陣的階數(shù)。

CI=λ-nn-1=52046-55-1=00512（3）

隨機一致性指標RI如表3所示。RI為AHP的規(guī)定值，只與矩陣的階數(shù)n有關(guān)。

由圖1～圖4可知，油墨顏色不同，噴墨打印紙的網(wǎng)點擴大曲線不同，但網(wǎng)點擴大最大值對應(yīng)的網(wǎng)點面積率范圍基本相同，在50%～60%之間。其中，黑色油墨網(wǎng)點擴大的最大值較小，僅為15%，而青色網(wǎng)點擴大的最大值最大，達到了23%。同時，顏色相同的油墨噴墨印刷在不同的紙張上，其網(wǎng)點擴大值也不相同?？梢姡瑖娔∷⒌木W(wǎng)點擴大主要受油墨顏色和紙張性能影響，當油墨固定時，紙張的性能直接決定了噴墨印刷的網(wǎng)點擴大情況。網(wǎng)點擴大是印刷中最為常見的故障之一，嚴重影響了網(wǎng)點的精確復(fù)制，因而印刷質(zhì)量控制的關(guān)鍵就是減小網(wǎng)點擴大。綜合比較6種紙樣的網(wǎng)點擴大曲線，可得黑色油墨的網(wǎng)點擴大順序為：2#>6#>3#>4#>1#>5#，青色油墨的網(wǎng)點擴大順序為：3#>5#>6#>4#>2#>1#，品紅色油墨的網(wǎng)點擴大順序為：3#>5#>6#>4#>2#>1#，黃色油墨的網(wǎng)點擴大順序為：3#>2#>4#>6#>5#>1#。綜合各紙樣的網(wǎng)點擴大總值，可得6種紙樣的質(zhì)量優(yōu)劣順序為：1#>5#>4#>6#>2#>3#，這與評價模型的結(jié)果完全一致。

由于青色油墨網(wǎng)點擴大值相對較大，為了定量研究不同噴墨打印紙對青色油墨網(wǎng)點擴大的影響，用QEA圖像分析儀在2°視場下觀測各網(wǎng)點面積率下的網(wǎng)點平均直徑，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，噴墨印刷的網(wǎng)點平均直徑非常小，均在005 mm以下。當網(wǎng)點面積率低于30%時，網(wǎng)點的平均直徑隨網(wǎng)點面積率的增大而逐漸增大，并在網(wǎng)點面積率為30%～50%時達到最大值，這與網(wǎng)點的擴大最大值對應(yīng)的網(wǎng)點面積率范圍基本一致，隨后隨著網(wǎng)點面積率的變化，網(wǎng)點平均直徑持續(xù)減小。網(wǎng)點平均直徑反映了網(wǎng)點擴大后的尺寸，各紙樣的網(wǎng)點尺寸大小順序為：3#>2#>6#>4#>5#>1#。網(wǎng)點尺寸越小，印刷品的圖案和線條就越精細，印刷質(zhì)量也越高。因而，6種紙樣的質(zhì)量優(yōu)劣順序為：1#>5#>4#>6#>2#>3#，這與網(wǎng)點擴大值的測試結(jié)論完全一致。

3結(jié)論

運用層次分析法（AHP）構(gòu)建判斷矩陣，計算得到吸收性（X1）、光澤度（X2）、粗糙度（X3）、白度（X4）和不透明度（X5）對噴墨打印紙質(zhì)量影響的權(quán)重系數(shù)分別為06415、01279、07428、01056、00961，建立了噴墨打印紙質(zhì)量評價模型F=06415X1+01279X2+07428X3+01056X4+00961X5 。在相同的實驗條件下，對6種噴墨打印紙進行打印輸出GATF標準梯尺，用SpectroEye分光密度儀測定網(wǎng)點擴大值，用QEA圖像分析儀測定網(wǎng)點的直徑。以網(wǎng)點擴大值作為噴墨印刷質(zhì)量的檢測標準，對評價模型進行了檢驗。結(jié)果表明，基于AHP的噴墨打印紙質(zhì)量評價模型能夠準確評價紙張的性能，在選擇噴墨打印紙時，只需要測試相應(yīng)的性能參數(shù)，就可以對噴墨打印紙的印刷質(zhì)量進行有效預(yù)測，提高了噴墨印刷生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品的廢品率。

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