Денситометрия в офсетной печати

Дмитрий Гудилин

Денситометрия

Контроль толщины красочного слоя

Контроль растискивания растровых элементов

Наложение красок (треппинг)

Контраст печати

Цветовой баланс (баланс по серому)

Контрольные шкалы

Пример расчета оценок треппинга по формулам Пруссела, Ритца и Бруннера

Одной из важных проблем современной полиграфии, которая особенно актуальна при производстве многокрасочной продукции, является контроль качества. Если лет десять назад объемы выпуска многокрасочной продукции были невелики, а в ее производстве был занят сравнительно узкий круг опытных специалистов, чья квалификация позволяла на глаз контролировать качество и при необходимости вносить корректировки в настройки оборудования, то сегодня ситуация кардинально изменилась.

В настоящее время число типографий, стремящихся выпускать высококачественную многокрасочную продукцию, непрерывно увеличивается, конкуренция на рынке усиливается, соответственно растут и требования заказчиков. В этих условиях, если предприятие хочет чувствовать себя уверенно, о контроле качества на глаз уже и говорить не приходится. И дело не только в том, что специалистов, способных обходиться без приборов и производить при этом продукцию стабильно высокого качества, на всех не хватит. Общие тенденции развития техники таковы, что роль человека в производственном процессе постепенно изменяется. Автоматизация производства помогает унифицировать технологический процесс, повысить его экономическую эффективность, снизить роль человеческого фактора. В полной мере эти тенденции проявляются в области контроля качества продукции, где все более широкое применение находят инструментальные методы оценки — с помощью оптических приборов различного принципа действия.

Оптическим измерением называется процесс регистрации видимого человеческим глазом электромагнитного излучения — света. В полиграфии оптические измерения широко используются для контроля качества на различных стадиях технологического процесса:

• контроль качества оригиналов, промежуточных носителей информации (фотоформ, печатных форм) и печатных оттисков;
• линеаризация устройств вывода информации;
• создание цветовых профилей устройств ввода, отображения и вывода графической информации.

Для выполнения первых двух групп задач часто используются денситометрические методы измерения.

Денситометрия

Денситометрия (от лат. densitas — плотность) возникла как раздел сенситометрии, посвященный измерению поглощения и рассеяния света красочными слоями. Методы денситометрии позволяют по оптической плотности красочного слоя оценить его параметры.

Оптическая плотность характеризует способность объекта поглощать световое излучение и определяется как десятичный логарифм отношения потока излучения, падающего на объект, к ослабленному в результате поглощения и рассеяния световому потоку, прошедшему через объект (часто оптическую плотность выражают и через коэффициент пропускания):

,

где: D_p — оптическая плотность; Ф₀ — световой поток, падающий на измеряемый объект; Ф_λ — световой поток, прошедший через измеряемый объект; t — коэффициент пропускания.

Оптическая плотность соответствует зрительному ощущению, возникающему у человека, наблюдающего окрашенный объект (чем выше оптическая плотность объекта, тем более темным кажется он наблюдателю), поэтому данную характеристику оказалось удобно использовать в полиграфии для контроля параметров технологического процесса.

В офсетной печати измерения оптической плотности производят при выполнении следующих технологических операций:

• на стадии допечатной подготовки:
  • линеаризация цифровой цветопробы,
  • линеаризация устройств для изготовления фотоформ (фотонаборных автоматов и электрофотографических принтеров) и цифровых формоизготовителей,
  • контроль качества фотоформ,
  • контроль качества печатных форм;
• на стадии печати — контроль качества отпечатков.

Остановимся более подробно на применении денситометрических методов для контроля качества офсетных оттисков.

Денситометрические измерения позволяют контролировать следующие параметры оттиска:

• толщина красочного слоя (на запечатываемом материале);
• растискивание растровых элементов;
• наложение красок (относительную толщину или площадь красочного слоя верхней краски при наложении красок друг на друга);
• контраст печати (качество воспроизведения деталей в тенях изображения);
• цветовой баланс.

Для контроля параметров печатного процесса применяются работающие на отражение денситометры и спектроденситометры.

Контроль толщины красочного слоя

Колориметрические характеристики печатного изображения зависят:

• от толщины и равномерности красочных слоев;
• рассеивающей способности и степени глянца красочных слоев;
• характеристик пигментов красок.

Если условия печати фактически не влияют на последние две группы факторов, то толщина красочного слоя зависит от параметров печатного процесса. Поэтому, ее контроль в процессе печатания является необходимым условием получения предсказуемых результатов печати¹.

Для оценки толщины слоя краски, перенесенной с печатной формы на оттиск, выполняется измерение зональной оптической плотности однокрасочных 100% полей контрольной шкалы. Значения зональных оптических плотностей для офсетной триадной печати на различных материалах стандартизированы. Регулирование толщины красочного слоя во время печати производится за счет управления подачей краски на печатную форму.

Таблица 1. Значения оптической плотности сплошного красочного слоя при измерении денситометром через зональные светофильтры, соответствующие стандарту DIN E, с использованием поляризационного фильтра (по данным компании Techkon)

Контроль растискивания растровых элементов

Растискивание — это увеличение размера растровых элементов на оттиске по сравнению с их размерами на печатной форме. Эффект увеличения размеров растровых элементов объясняется воздействия как механических, так и оптических факторов:

,

где: Р_м — увеличение размеров растровых элементов в результате механического растискивания; Р_о — увеличение размеров растровых элементов в результате оптического растискивания.

Механическое растискивание обусловлено затеканием печатной краски за границы печатных элементов. На величину механического растискивания оказывают влияние следующие факторы:

• давление печати;
• вязкость краски;
• количество краски, переносимой на запечатываемый материал;
• характеристики поверхности запечатываемого материала.

Причиной оптического растискивания является рассеивание света в толще бумаги. Свет, проникающий через незапечатанную поверхность бумаги, рассевается и окрашивается, проходя через красочный слой. В результате возникает эффект увеличения оптической плотности растрового элемента.

Растискивание оказывает влияние на градационные характеристики изображения и может приводить к значительным градационным искажениям. В настоящее время для компенсации увеличения размера растровых элементов и применяется градационная коррекция изображения на допечатной стадии.

Для контроля растискивания в процессе печати производится измерение оптических плотностей 40 и 80% полей контрольной шкалы. Величина растискивания определяется как разница между реальной (измеренной) и номинальной площадями растровых полей.

Измеренная интегральная оптическая плотность растрового поля пересчитывается в величину его относительной площади по формуле Мюррея-Девиса²:

,

где: S_r — относительная площадь растрового поля; D_r — интегральная оптическая плотность растрового поля; D_s — оптическая плотность сплошного красочного слоя; D_P — оптическая плотность бумаги.

В формуле Мюррея-Девиса не учитывается оптическое растискивание, что было установлено Юлом и Нильсеном. В результате, после введения в формулу Мюррея-Девиса показателя светорассеяния, она приняла следующий вид:

,

где: n — показатель светорассеяния Юла-Нильсена.

Показатель светорассеяния — величина эмпирическая. Как правило, его значение лежит в интервале от 1 до 3.

Таблица 2. Рекомендуемые значения растискивания (по данным компании Techkon)

Наложение красок (треппинг)

Необходимым условием синтеза новых цветов в процессе печатания многокрасочного изображения является наложение красок друг на друга.

Офсетная печать цветных изображений в режиме по сырому характеризуется различными условиями переноса первой и последующих красок. Если слой первой краски наносится на сухой запечатываемый материал, то последующие красочные слои полностью или частично взаимодействуют с невысохшими нанесенными ранее слоями³. В результате слои одной и той же краски, нанесенные на запечатываемый материал и на слой другой краски, имеют различную толщину (разница может достигать 50%), а при колориметрическом контроле двухкрасочных полей выясняется, что их цветовые координаты имеют сдвиг в сторону цвета нижней краски.

При оценке величины треппинга важно не столько ее абсолютное значение, сколько тенденция к изменению в ту или иную сторону. Контроль наложения красок обязательно следует выполнять при изменении запечатываемого материала, красок, увлажняющего раствора, офсетной покрышки, регулирования давления печати.

Определение величины треппинга производится при помощи денситометра или спектроденситометра путем измерения оптических плотностей двухкрасочных (бинарных) полей контрольной шкалы. Для расчета оценки наложения красок также выполняются измерения оптических плотностей однокрасочных 100% полей соответствующих красок. Денситометрические измерения обычно производятся через зональный светофильтр второй краски, что обусловливает значительное влияние его характеристик на величину оценки.

Единой методики оценки наложения красок пока не существует, но наибольшее распространение получили три метода: Пруссела, Ритца и Бруннера.

Метод Пруссела (Preucil) заключается в сравнении величин оптических плотностей краски при ее нанесении на слой предыдущей краски и на запечатываемый материал:

,

где: D₁₂ — оптическая плотность двухкрасочного поля; D₁ — оптическая плотность поля первой (нижней) краски; D₁ — оптическая плотность поля второй (верхней) краски.

По формуле Пруссела вычисляется относительная величина толщины слоя верхней краски. Как видно из формулы, этот метод предполагает линейную зависимость между оптической плотностью бинарного поля и толщиной слоя верхней краски. Метод Пруссела не учитывает ни влияния на оптические параметры двухкрасочного поля, ни неравномерности наложения верхней краски, поэтому его целесообразно применять в случае, если верхняя краска образует ровный сплошной слой.

Таблица 3. Типичные значения треппинга при работе на различном оборудовании, вычисленные по формуле Пруссела (по данным компании X-Rite)

Метод Ритца (Ritz) основан на предположении, что преобладание цвета нижней краски связано не с меньшей толщиной верхнего слоя, а с неравномерностью наложения второй краски. Как показали исследования, эффект разделения верхнего красочного слоя с образованием «пятнистой» структуры действительно имеет место. Ритц предложил использовать для расчета оценки наложения красок модифицированную формулу Мюррея-Девиса:

.

Метод Ритца позволяет вычислять оценку неравномерности наложения верхней краски, то есть относительную площадь верхнего слоя. Практика показала, что метод Ритца позволяет достаточно точно производить оценку краскопереноса.

Метод Бруннера (Brunner), как и метод Ритца, основан на модифицированной формуле Мюррея-Девиса:

.

Как следует из результатов примера расчета оценок треппинга (см. врезку), использование формулы Бруннера при малой величине наложения верхней краски приводит к получению завышенных результатов.

Контраст печати

Широко распространенным дефектом печати является потеря градаций в тенях растровых изображений. К возникновению этого дефекта может привести, в частности, увеличение подачи краски с целью лучшего воспроизвести деталей в светах изображения.

Для контроля воспроизведения теней растровых изображений служит показатель контраста печати — коэффициент Ширмера. При вычислении этого коэффициента контраста печати производится измерение зональных оптических плотностей 100% и 80% элементов. Показатель вычисляется по формуле:

,

где: k — коэффициент контраста; D_r — интегральная оптическая плотность растрового поля; D_s — оптическая плотность сплошного красочного слоя.

Нулевое значение коэффициента контраста означает полную потерю градаций в тенях изображения.

Таблица 4. Рекомендуемые значения коэффициента контраста (по данным компании Techkon)

Цветовой баланс (баланс по серому)

Качественная печать предполагает сбалансированную подачу триадных красок. Контроль цветового баланса производится по полю контрольной шкалы, печатаемому наложением голубой, пурпурной и желтой красок (как правило, С75 М62 Y60). Данное поле должно иметь нейтрально-серый цвет, визуально схожий с 80% полем, напечатанным черной краской. Отличие цвета контрольного поля от серого говорит о несбалансированной подаче красок или отклонении от нормы показателей растискивания.

Современные денситометры позволяют производить инструментальный контроль баланса «по серому».

Литература:

1. Марогулова Н., Стефанов С. Расходные материалы для офсетной печати. — М.: Русский университет, 2002.
2. Материалы компаний Gretag Macbeth, Techkon, X-Rite

КомпьютерАрт 1'2003