020501 ЛЕКЦИИ
advertisement
Лекции. Копировальные и формные процессы Для изготовления печатной продукции требуемым тиражом необходимо изготовить печатную форму, которую получают копированием фотоформы (негатива, диапозитива) или монтажа фотоформ на очувствленный копировальным слоем формный материал. Копировальные работы с применением светочувствительных слоев на основе солей окиси железа проводят для получения копий на бумаге, пластике или алюминиевых пластинах. Копирование — это воспроизведение изображения с негатива, диапозитива или методом монтажа на поверхности формного материала, очувствленной копировальным слоем пластины. Копировальный слой — светочувствительная тонкая пленка, полученная в результате нанесения копировального раствора на поверхность формной пластины или формного цилиндра. В копировальных слоях под действием света происходят химические превращения, приводящие к изменению физических и химических его свойств, в результате чего на поверхности формного материала образуются растворимые и нерастворимые в воде или в каких-либо других растворителях участки. Наиболее широкое распространение получили копировальные слои на основе хромированных коллоидов, диазосоединений и фотополимеризующихся веществ. В состав хромированных копировальных слоев входят высокомолекулярные органические соединения, образующие коллоидные системы: желатин, альбумин (белок куриного яйца или кровяной сыворотки), гуммиарабик, камедь сибирской лиственницы, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон. При добавлении к ним бихроматов—солей хромовой кислоты, например двухромовокислого аммония (NH4)2Cr207, образуются светочувствительные системы, способные под действием света частично или полностью терять способность растворяться в воде и водных растворах. Явление дубления коллоидов действием света открыто в 1832 г. В копировальных слоях на основе диазосоединений участки, подвергшиеся действию света, могут приобретать способность растворяться в щелочных растворах или подвергаются фотохимической полимеризации и приобретают при этом гидрофобные свойства, т. е. свойства воспринимать краску и не воспринимать воду. В копировальных слоях на основе фотополимеризующихся веществ под действием света происходит полимеризация (укрупнение молекул) ненасыщенных соединений, в результате чего понижается растворимость засвеченных участков слоя. Из процесса действия света на копировальный хромированный слой выделяют две стадии. Вначале хром под действием поглощенных квантов света восстанавливается из шестивалентного до трехвалентного, а затем коллоид копировального слоя вступает во взаимодействие с продуктами фотохимической реакции (а также частично со свободным кислородом) и задубливается. 1 При длительном хранении копировального слоя дубление может начаться и без действия света — это явление называется темновым дублением. Темновое дубление наступает в результате возрастания концентрации трехвалентного хрома в составе хромовых солей. Оно протекает во всей массе хромированного коллоида. Темновое дубление — крайне нежелательное явление, из-за которого на пробельных элементах формы, а затем и на соответствующих участках оттиска может появиться тень. Поэтому копировальный раствор наносят на формные пластины непосредственно перед изготовлением формы (а не заранее). Для этой цели используют центрифуги. Диазосоединения представляют собой класс органических соединений, содержащих группировку из двух атомов азота (диазогруппа) =N=N—, соединенную одной связью с ароматическим радикалом, а другой — с неорганическим остатком. Диазосоединения обладают свойствами солей, в водном растворе диссоциируют на органический катион и неорганический анион. В копировальных слоях с солями диазония под действием света образуются продукты, дубящие коллоид (аналогично бихромату в хромированных коллоидах). Копировальный процесс проходит в две стадии: фотохимическая - образование под действием света молекул дубящего вещества, и темновая стадия — дубление коллоида дубящими веществами. Для получения копировального слоя могут применяться и нерастворимые в воде синтетические вещества. Проявляют, т. е. растворяют незасвеченные участки таких слоев, в органических растворителях. Полученные после проявления задубленные участки обладают свойством воспринимать краску и являются хорошей основой для создания печатающих элементов. Копировальный слой на основе диазосмолы (синтетическая смола, растворимая в воде) — раствор высокомолекулярного соединения, обладающего светочувствительностью. Под действием света он полимеризуется, образуя гидрофобный, способный воспринимать краску, слой. Такой копировальный слой представляет интерес при изготовлении печатных форм негативным копированием. К копировальным слоям, содержащим гидрофобные диазосоединения, относятся слои на основе ортохинондиазидов. Процесс копирования на этих слоях основан на том, что под действием света ортохинондиазиды разлагаются, переходя в химические соединения, которые хорошо растворяются в щелочных растворах и легко удаляются при проявлении. Режим экспонирования таких копировальных слоев подбирают так, чтобы разложение ортохинондиазида прошло по всей толще копировального слоя. Исходный ортохинондиазид остается только на участках, не подвергшихся действию света. Обладая гидрофобными и кислотоупорными свойствами, он служит хорошей основой для образования печатающих элементов формы. Копировальные слои на основе диазосоединений не склонны к темновым реакциям, что является одним из достоинств диазосоединений. Фотополимеризующиеся копировальные слои состоят из ненасыщенных соединений (мономеров, олигомеров или их смеси), инициатора полимеризации, ингибитора (стабилизатора) и ряда других веществ. Инициатор фотополи2 меризации — это вещество, являющееся неустойчивым соединением и распадающееся под действием света с образованием свободных радикалов. Фотохимический эффект, возникающий в слое под действием света, заключается в поглощении квантов света и распаде молекул веществ - инициаторов. Фотополимеризующиеся копировальные слои под действием света становятся нерастворимыми, не набухающими в растворителях и неплавкими. Они так же, как и копировальные слои на основе диазосоединений, не подвержены темновым реакциям, что позволяет изготовлять очувствленные пластины централизованно. В процессе печатания печатающие элементы воспринимают краску и передают ее под давлением на бумагу (или другой материал), а пробельные элементы не воспринимают ее и поэтому не запечатывают поверхность бумаги краской. Это явление и определяет печатные свойства форм. Нанесение краски на печатающие элементы в плоской печати основано на принципе избирательного смачивания. Под принципом избирательного смачивания в плоской печати понимают свойство печатающих элементов устойчиво воспринимать жирную краску и отталкивать от себя воду, а пробельных элементов — наоборот. Достигается избирательное смачивание путем образования на формном материале гидрофобных и гидрофильных поверхностных пленок, обладающих различными молекулярно-поверхностными свойствами, и путем использования для печатания жирной краски и воды. Поверхностная пленка, воспринимающая в условиях избирательного смачивания воду, называется гидрофильной, а воспринимающая краску— олеофильной, или гидрофобной. Это свойство взаимоотталкивания жиров и воды используется в плоской печати. Образование печатающих и пробельных элементов При изготовлении печатных форм для плоской печати вначале на формном материале (например, алюминии) каким-либо способом получают изображение (печатающие элементы), на котором создается гидрофобная пленка — пленка, воспринимающая жирную краску. В результате этого изображение рисунка превращается в печатающие элементы. Затем создают гидрофильную пленку, которая воспринимает воду и не воспринимает жирную краску. В результате этого участки изображения, где нет рисунка, превращаются в пробельные элементы. Для образования печатающих элементов производится гидрофобизация поверхности формы за счет адсорбции ПАВ, уменьшающих смачивание водой. Гидрофобизация — обработка печатающих элементов формы плоской печати специальными растворами поверхностно-активных веществ с целью придания этим элементам водоотталкивающих свойств (рис.24). К поверхностно-активным веществам, применяемым для гидрофобизации, относятся жирные кислоты (олеиновая, пальмитиновая, стеариновая).Эти ПАВ входят в состав копировальных и печатающих красок. К ним относятся жирные кислоты (олеиновая, стеариновая др.) и их соли. 3 Печатная краска ПАВ Формный материал Рис. 24 Строение печатающих элементов при непосредственной гидрофобизации металла Этим способом могут быть изготовлены монометаллические печатные формы. Печатающие элементы можно получить также на слое задубленного полимера негативным копированием. Основой печатающего элемента в данном способе является слой задубленного полимера (альбумин, диазосоединение), нанесенный на формный материал, который после экспонирования покрывают копировальной краской. При этом ПАВ ориентированно адсорбируются уже не непосредственно на поверхности формного материала, а на поверхности задубленного полимера (рис. 25). Прочность печатающих элементов в этом случае будет зависеть не только от адсорбции гидрофобизатора, но и от прочности сцепления слоя задубленного полимера с поверхностью формного материала и от его необратимости. Последнее очень важно, так как непрерывное воздействие увлажняющего раствора в процессе печати приводит к набуханию слоя задубленного полимера и к гидрофилизации его поверхности. Жирные кислоты не только образуют на поверхности задубленного полимера адсорбционный гидрофобный слой, но и проникают через него до поверхности формного материала. В результате этого гидрофобный слой образуется непосредственно на поверхности металла. Также можно создавать печатающие элементы на слое лака. Для получения лаковых пленок применяют спиртовые растворы различных смол природного и синтетического происхождения (идитол, бакелит, эпоксид и др.) При позитивном копировании лаковый слой наносится на поверхность формы, и происходит ориентированная адсорбиция молекул смоляных кислот, содержащихся в лаке. Печатная краска ПАВ Задубленный полимер (альбумин,диазосоединение) Формный материал Рис. 25 Строение печатающих элементов на слое задубленного полимера 4 Образующийся слой ориентированных молекул при затвердении лаковой пленки стабилизируется на поверхности формного материала, что обуславливает прилипание (адгезию) пленки, а, следовательно, и получение на печатающих элементах прочного лакового покрытия. Молекулы жирных кислот адсорбируются ориентированно на поверхности лаковой пленки (рис.26). Физико-химическая устойчивость печатающих элементов зависит от условий и режимов обработки печатной формы. На физико-химическую устойчивость печатающих элементов влияют такие факторы, как природа поверхностно-активного вещества (гидрофобизатора), количество его в используемом растворе, время действия гидрофобизатора, природа формного материала, микрогеометрия его поверхности. Печатная краска Слой ПАВ Лаковый слой Формный материал Рис. 26 Строение печатающих элементов на слое лака Влияние природы гидрофобизатора зависит, прежде всего, от его строения. Высокомолекулярные вещества, имеющие более длинную углеводородную цепь, являются и более активными гидрофобизаторами. Устойчивость гидрофобной пленки увеличивается с увеличением концентрации гидрофобизатора в рабочем растворе, а после достижения максимума адсорбиции она остается постоянной. Время действия гидрофобизатора также оказывает влияние на величину адсорбиции, но по достижению ею максимума, в дальнейшем не изменяется. Природа формного материала оказывает большое влияние на устойчивость печатающих элементов. Наиболее устойчивые печатающие элементы образуются на меди и цинке, менее устойчивые - на алюминии. А на таких металлах, как хром, никель, сталь, устойчивость печатающих элементов абсолютно не достаточна. Этим и определяется выбор металлов для изготовления биметаллических печатных форм. Для получения пробельных элементов осуществляется гидрофилизация поверхности формы за счет адсорбции гидрофильных веществ, увеличивающих смачивание водой (крахмал, карбоксилметилцеллюлоза и др.). Гидрофилизация — это обработка пробельных элементов формы плоской печати специальными травящими растворами с целью придания этим элементам свойства хорошо смачиваться водой. Образование пробельных элементов на формах плоской печати состоит в создании устойчивой гидрофильной пленки, хорошо воспринимающей воду и 5 не воспринимающей печатную краску. Обладающая этими свойства гидрофильная пленка получается путем обработки пластины гидрофилизующим раствором, в состав которого входят коллоид, минеральные кислоты и соли. Механизм образования на пробельных элементах гидрофильной пленки коллоида заключается в том, что в результате взаимодействия раствора кислот с формным материалом на его поверхности образуется прочный слой определенных минеральных солей. Состав этих солей зависит от входящих в электролит веществ и от природы самого формного материала. Слой солей является хорошим адсорбентом коллоида. Кроме того, он увеличивает удельную поверхность формного материала, что, в свою очередь, приводит к значительному повышению адсорбции коллоида на пробельных элементах формы. Физико-химическая устойчивость пробельных элементов, образованных на форме, зависит от состава гидрофилизующего раствора и времени его действия, природы формного материала и микрогеометрии его поверхности, интенсивности адсорбции гидрофильной пленки коллоида на поверхности солевого слоя. Для получения гидрофилизующих растворов применяют такие коллоиды, свойства которых - растворимость, набухаемость, адсорбционная способность - лучше всего отвечают требованиям гидрофилизации пробельных элементов. Практическое применение нашли коллоиды растительного происхождения. Наиболее широкое применение нашли декстрин и крахмал, на основе которых разработаны рецептуры гидрофилизующих растворов. В последние годы в гидрофилизующих растворах начали применять синтетические материалы и в первую очередь полимеры акриловой и метакриловой кислот, а также водорастворимые эфиры целлюлозы - карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ). В качестве электролитов для гидрофилизующих растворов при изготовлении печатных форм на алюминии применяют фосфорную кислоту или смеси солей на ее основе. Для биметаллических печатных форм медь-никель в состав гидрофилизующего раствора входят калий железистосинеродистый (желтая кровяная соль) и крахмал, для форм медь-хром – крахмал и соль фосфорной кислоты. В настоящее время применяются рецептуры гидрофилизующих растворов, которые отличаются друг от друга составом электролитов и коллоидами. Технология изготовления печатных форм офсетной печти Изображение на формном материале (например, на офсетной пластине), как правило, получают фотомеханическим способом. Поверхностные пленки наносят на формный материал механическим путем или вручную, используя для их образования специальные вещества. Для образования гидрофобной пленки используют жирную краску, а для создания гидрофильной пленки — травящий раствор, состоящий из коллоида (крахмал, декстрин) и кислоты. 6 Процесс печатания проводят следующим образом. В печатной машине при помощи увлажняющих валиков на форму наносится вода. При увлажнении формы вода будет удерживаться только на пробельных элементах. Затем на форму валиками накатывается жирная печатная краска; при этом краска будет ложиться только на печатающие элементы. Под давлением краска с печатающих элементов переходит на промежуточную поверхность. Нанесение краски повторяют при получении каждого оттиска. Технология изготовления форм плоской печати обеспечивает создание устойчивого избирательного смачивания: увлажнение формы и пробельных элементов водой, а печатающих элементов — жирной краской. Под устойчивым избирательным смачиванием имеют в виду такое качество печатной формы, при котором она в течение печатания тиража хорошо воспринимает краску печатающими элементами и совершенно не воспринимает краску пробельными элементами. Устойчивое избирательное смачивание зависит как от самих поверхностных пленок, так и от формного материала, на котором эти пленки удерживаются. Поэтому процесс изготовления печатных форм плоской печати кроме операций по образованию поверхностных пленок включает операции по подготовке формного материала для устойчивого удерживания на нем поверхностных пленок и усилению их избирательных свойств. Общая технологическая схема изготовления печатных форм плоской печати состоит из следующих операций: — подготовка формного материала; — получение изображения с печатающими и пробельными элементами; — отделка (усиление избирательных свойств поверхностных пленок) печатной формы. Формные материалы и их подготовка Воспроизведение любого оригинала (графического, текстового и др.) полиграфическим путем происходит через стадию изготовления печатной формы. Печатная форма, являющаяся носителем изображения оригинала, представляет собой плоскую или изогнутую (цилиндрическую) твердую поверхность (металлическую или пластмассовую), состоящую из печатающих и пробельных элементов. Для изготовления форм плоской печати в качестве основы используются высокопрочные металлы, которые обеспечивают надежное крепление форм на скоростных офсетных машинах во время печатания тиража. Листовые офсетные машины имеют ротационный тип построения формоносителя, и формы закрепляются на цилиндре с большим натяжением, с помощью специальных планок. Углы загиба форм в планках составляют от 60о до 120о. Скорость печати колеблется от 6 до 10 тысяч оттисков в час. Для изготовления форм плоской печати в качестве основы используют материалы, способствующие устойчивому избирательному смачиванию в процессе печатания. К таким материалам относят: алюминий, цинк, сталь, медь, никель, хром. Из механических свойств металлов, в наибольшей мере ответственных за эксплуатационную надежность в процессе печати, можно выделить прочность, пластичность, сопротивление усталости и износостойкость. 7 В офсетном производстве различают два вида печатных форм: монометаллические и биметаллические. Монометаллической называют такую печатную форму, у которой печатающие и пробельные элементы создаются на одном металле (или на какомлибо другом материале). В этом случае форму правильнее было бы называть не монометаллической, а просто моноформой. Эти пластины изготавливаются на Дмитриевском опытном заводе алюминиевой консервной ленты (ДОЗАКЛ). У биметаллической формы печатающие и пробельные элементы создаются на разных металлах. Для изготовления моноформ используют пластины из цинка, алюминия, алюминиевую фольгу, пластмассу, специальную бумагу с гидрофильным покрытием. Для биметаллических офсетных форм используют алюминий, углеродистую и нержавеющую сталь, а также медь, никель, хром. Возможность применения для изготовления офсетных печатных форм того или иного металла определяется также его молекулярно-поверхностными свойствами. Общим для всех металлов является то, что свежеобразованная поверхность их обладает гидрофобными свойствами. При обработке соответствующими гидрофобизаторами и гидрофилизаторами на поверхности металлов образуются гидрофобные и гидрофильные пленки. Алюминий — металл серебристо-белого цвета, хорошо растворяется в концентрированных щелочах и соляной кислоте. Легко окисляется кислородом воздуха, покрываясь окисным слоем, предохраняющим металл от дальнейшего окисления. Окисный слой хорошо воспринимает влагу, что способствует увлажнению пробельных элементов водой. В офсетном производстве используют пластины марки АД 1-Н (ГОСТ 4784—74) и А1 (ГОСТ 10703-73) толщиной 0,6—0,8 мм с допуском 0,12 мм. Цинк — металл тяжелый, хрупкий, не выдерживает большого числа перегибов. В чистом виде имеет синевато-серый цвет. Толщина пластин 0,8 мм. Стальные пластины служат основой при изготовлении биметаллических офсетных форм. Пластины изготовляют из углеродистой стали марки 08 КП или 10 КП, а также из низколегированной стали Х13 и высоколегированной XI8H9. Пластины выпускают толщиной 0,5 мм с допуском ±0,04 мм. Нержавеющая сталь может быть типа XI8H10T, толщина пластин от 0,35 до 0,5 мм. Медь — металл светло-красного цвета, пластичный, ковкий, легко прокатывается. Применяется для создания печатающих элементов при изготовлении биметаллических форм. На воздухе окисляется. Хром — серебристый металл, кислородом воздуха не окисляется. Применяется для создания пробельных элементов при изготовлении биметаллических форм. Никель — металл с характерным блеском, на воздухе не окисляется, используется в качестве защитного покрытия (никелирования). Используется для создания пробельных элементов биметаллических офсетных форм. Подготовка формного материала включает обезжиривание поверхности и зернение. Эта подготовка состоит в очистке поверхности материала от 8 жировой пленки, грязи и придании ей зернистой структуры. Чистая поверхность формного материала (офсетной пластины)— необходимое условие для удержания на ней поверхностных пленок. Зернистая структура в свою очередь повышает устойчивость поверхностных пленок и увеличивает влагоёмкость пробельных элементов. Обезжиривание проводят в щелочных растворах для удаления с поверхности формного материала масляных пленок, загрязнений, жировых пятен и т. п. Зернение — это процесс создания на поверхности формного материала микрорельефа механическим или электрохимическим способом. Зернение формного материала в настоящее время проводят следующими способами: 1) механическим зернением формного материала свободным абразивом; 2) оксидированием; 3) электрохимическим зернением. Механическое зернение осуществляется в две стадии. Вначале с поверхности формного материала (если форма была в употреблении) удаляют старое изображение, а затем на рабочей поверхности создают зерно. При механическом способе зернения в офсетных цехах используются специальные зернильные машины. На полиграфических предприятиях, где издания печатают большими тиражами, применяют способ оксидирования офсетных пластин. Оксидированная пластина представляет собой пластину, на поверхности которой электролитической обработкой создана оксидная пленка. Наличие оксидной пленки (окись алюминия) способствует более устойчивому удержанию поверхностных пленок на форме. Оксидацию офсетных пластин проводят в электролитических ваннах при пропускании через электролит постоянного тока. Оксидированные пластины при печатании с них обеспечивают хорошую передачу мелких деталей изображения. Электрохимическое зернение офсетных пластин проводят также в электролитических ваннах при пропускании через электролит переменного тока. Процесс электрохимического зернения офсетных пластин основан на попеременном использовании их в гальвано ванне в качестве катода и анода. Для повышения тиражестойкости офсетных пластин после электрохимического зернения их дополнительно подвергают оксидированию. Достоинством электрохимического зернения является возможность его контроля и регулирования качества зерненной поверхности. Офсетные пластины, прошедшие подготовку одним из рассмотренных способов, должны иметь ровную поверхность без царапин и посторонних вкраплений, мелкое и достаточно острое зерно; на них не должно быть следов старого рисунка, вмятин, изломов, надрывов. Образование печатающих элементов. Процесс образования печатающих элементов при изготовлении форм плоской печати сводится к нанесению на поверхность формного материала изображения и приданию участкам формы с изображением печатающих свойств. Печатающие свойства этим участкам фор9 мы придают нанесением на изображение жировых веществ. В результате действия жировых веществ образуется гидрофобная пленка, которая хорошо воспринимает печатную краску и под давлением передает ее на запечатываемый материал. В офсетном производстве печатающие элементы создаются, как правило, фотохимическим или электролитическим способами, а в отдельных случаях может применяться и ручной способ. При фотомеханическом способе печатающие элементы образуются в процессе копирования и последующей специальной обработки форм жировыми веществами. При электролитическом способе в создании печатающих и пробельных элементов участвуют два металла. Образование печатающих элементов может происходить либо химическим, либо электролитическим наращиванием одного металла на другой или травлением верхнего металла до нижнего с последующей обработкой специальными веществами, которые фиксируют (закрепляют) гидрофобную пленку на поверхности печатающих элементов. При ручных способах печатающие элементы создают нанесением на формный материал жировых веществ от руки. К фотомеханическим относят способы негативного и позитивного копирования при изготовлении монометаллических печатных форм. К электролитическим относят способы изготовления биметаллических печатных форм. При изготовлении офсетных печатных форм большую роль играет адсорбция. Адсорбция — это явление, при котором в поверхностном слое концентрируются молекулы, атомы или ионы другого вещества, поглощаемого из окружающей среды. При образовании печатающих и пробельных элементов используется способность поверхности твердого тела менять свою молекулярную природу под влиянием адсорбционных слоев. Для образования печатающих элементов проводят гидрофобизацию поверхности. Изготовление печатных форм копированием через негатив (негативное копирование) В этой технологии копирование изображения производят через негатив. По своим физико-химическим свойствам для негативного копирования наиболее пригоден светочувствительный слой на основе хромированного альбумина. Опытным путем установлено, что толщина светочувствительного слоя должна быть от 2 до 5 мкм. От толщины слоя зависит светочувствительность и разрешающая способность, а также величина экспозиции. Слои большей толщины требуют большей экспозиции и имеют меньшую разрешающую способность. Технология этого процесса состоит из следующих операций: 1. Заранее зерненную алюминиевую пластину покрывают тонким слоем крахмала, значение которого состоит в том, что он: а) задерживает жирные кислоты, проникающие через незадубленные участки слоя; 10 б) способствует более полному и быстрому удалению незадубленного слоя; в) способствует устойчивости пробельных элементов в процессе печатания. Крахмальный слой высушивают под вентилятором. Перед нанесением копировального слоя слой крахмала (но не весь) удаляется. 2. Нанесение копировального слоя. Подготовленную алюминиевую пластину помещают в центрифугу и, полив ее обильно водой и сняв крахмальный слой, включают мотор и наносят копировальный слой(2) на рис. 27. Закрывают центрифугу и проводят высушивание светочувствительного слоя при температуре 40оС в течение 10-15 минут. На картографические предприятия в настоящее время алюминиевые пластины уже поставляются очувствленными. 3. Экспонирование. Его ведут через негатив (3) в копировальной раме (рис.30). Предварительно определяют оптимальную рабочую экспозицию. Экспозиция зависит от источника излучения и от свойств формного материала. 4. Нанесение копировальной краски. Светочувствительный слой (2) Алюминиевая пластина (1) Негатив (3) Копировальная краска (4) Задубленный слой (5) Печатающие элементы (6) Рис.27 Схема изготовления печатной формы способом негативного копирования После экспонирования светочувствительный слой (2) покрывают жирной копировальной краской (4), чтобы создать печатающие элементы (6) на задубленном слое (5) альбумина. Роль копировальной краски в процессе проявления состоит в следующем. Жирные кислоты, содержащиеся в краске, легко проникают в задубленный слой альбумина и, адсорбируясь на нем, зажиривают эти участки, т.е. краска выполняет роль гидрофобизатора задубленных участков. Через незадубленные участки слоя жирные кислоты проникают значительно труднее и за время проявления не должны достигать алюминия. Копировальную краску на пробельных (незадубленных) участках 11 формы можно оставлять не более 5 минут. Краску припудривают порошком талька. 5. Проявление. Его проводят водой с температурой 18-20о, поместив форму в ванне и постоянно обливая ее водой в течение 2-3 мин. После удаления незадубленного слоя вместе с краской, на форме остаются только задубленные участки вместе с краской, которые будут являться печатающими элементами (6). 6. Обработка печатной формы (отделка формы). Проводится с целью укрепления печатающих и создания устойчивых пробельных элементов. При помощи ватного тампона наносят порошок талька на всю поверхность формы, который затем стряхивают. Тальк, прилипая к печатающим элементам, создает кислотоупорный слой, предохраняющий их от разрушения при последующей обработке. Форму увлажняют и наносят гидрофилизующий раствор равномерно по всей форме. Время обработки - 2-3 мин. Обработку гидрофилизующим раствором проводят для создания пробельных элементов. Удаляют гидрофилизирующий раствор и затем в течение 1-1,5 мин. обрабатывают форму ватным тампоном, смоченным в тинктуре. В результате этого с печатающих элементов удаляется копировальная краска и происходит их дополнительное зажиривание. Далее удаляют тинктуру, увлажняют форму и накатывают ворсовым валиком переводную краску. После этого всю форму покрывают защитным декстриновым слоем. Тиражестойкость форм, полученных негативным копированием, составляет 30-40 тыс. оттисков. Изготовление печатных форм копированием через диапозитив (позитивное копирование) Данная технология изготовления печатных форм состоит из операций: 1. Подготовка поверхности формной пластины. Заранее зерненую алюминиевую пластину обрабатывают 3-5 % раствором серной кислоты (2) (декапируют). 2. Нанесение светочувствительного раствора и его высушивание. Работа осуществляется в центрифуге. В качестве светочувствительного раствора может быть использована хромированная камедь сибирской лиственницы (4), приготовленная в лабораторных условиях или раствор модифицированного поливинилового спирта РС МПВС заводского изготовления (2) на рис. 28. 3. Экспонирование. Производится через диапозитив (3) в копировальной раме (рис.30). Экспозиция зависит от выбранного светочувствительного раствора и источника света. При экспонировании произойдет задубливание светочувствительного слоя под пробельными элементами. Под рисунком слой остается незадубленным. 12 4. Проявление. Оно имеет целью удалить светочувствительный слой с участков, которые не подверглись действию света. В качестве проявителей используют раствор хлористого кальция (6) (для камеди сибирской лиственницы) или воду (для РС МПВС). Время проявления составляет 3-4 мин. В простейшем случае проявление выполняется вручную. Предпочтительнее его вести в кювете или проявочной машине. Дополнительно, с целью удаления адсорбированной пленки светочувствительного слоя с поверхности зерненной пластины, проводят обработку вторым проявляющим раствором (калий роданистый - 300 г, глицерин - 1 000 мл, вода - 300 мл). При этом происходит частичное растворение поверхности алюминия - углубление поверхности (5). Время второго проявления - 1-2 мин. После проявления пластину промывают водой и сушат в течение 10-15 мин при температуре 30-40о. 5. Корректура и нанесение лака. Перед тем как наносится защитный слой, пластину корректируют. При корректуре нежелательные печатающие элементы удаляются корректурной жидкостью. Более сложным является процесс добавления небольших элементов. Можно добавлять только очень незначительные элементы. Для этого на участках, требующих корректуры, сначала должен быть смыт уже имеющийся там защитный слой, а затем на эти места наносится корректурный лак. Чтобы создать на элементах изображения гидрофобный слой, хорошо воспринимающий печатную краску и устойчивый к трению, на пластину наносят тонкий слой лака (7) (бакелитового, идитолового и т.п.) и высушивают его при температуре 35-40о не менее 10 мин. 6. Нанесение копировальной краски. Нанесение копировальной краски (8) имеет две цели: а) позволяет вести визуальный контроль в процессе последующей обработки печатной формы; б) устойчиво зажиривает лаковую пленку на изображении и защищает ее от действия растворов при последующей обработке. Краску наносят на всю пластину ровным слоем. 7. Удаление задубленного светочувствительного слоя. Задубленный светочувствительный слой, который при выполнении всех предыдущих операций защищал пробельные элементы печатной формы, после нанесения краски уже больше не нужен и должен быть удален с пластины. 13 Серная кислота (2) Алюминиевая пластина (1) Диапозитив (3) Светочувствительный слой (4) Свет 4 Проявляющий раствор (6) Углубление поверхности пластины Слой лака (7) 4 Копировальная краска (8) Удаление 4 Печатающие элементы Рис.28 Схема изготовления печатной формы способом позитивного копирования Удаление задубленного слоя осуществляется в промывочной ванне обработкой поверхности пластины 1,5-2 % раствором серной кислоты. После снятия слоя пластину тщательно промывают водой. 8. Обработка гидрофилизующим раствором. Производится с целью образования пробельных элементов. В процессе нанесения защитного слоя (так называемое гуммирование) пластина покрывается тонким слоем гуммиарабика, которые придают пробельным элементам устойчивые гидрофильные свойства. Если печатная форма должна быть сразу подана на машину, то производится отделка. Стадии корректуры и создания защитного слоя, а также стадия термообработки составляют область процессов отделки печатных форм. Твердость копировального слоя повышается в процессе термообработки, чем достигается большая тиражестойкость печатной формы. Тиражестойкость печатных форм, полученных позитивным копированием, достигает 100 тыс. оттисков. Перед тем, как производить экспонирование или копирование формных пластин, каждая из которых предназначена для одного из однокрасочных изображений, на пластинах пробиваются отверстия для приводки форм, что обеспечивает точное размещение фотоформ. Часто на печатной форме пробиваются отверстия предназначенные для ее правильной установки 14 (приладки) в печатной машине. Эти отверстия могут быть сделаны после проявления экспонированной формной пластины. В традиционном фоторепродукционном процессе форма плоской печати может быть изготовлена экспонированием в проекционной (рис.29) или контактной (рис.30) системе. Проекционные экпонирующие системы работают на отражение или пропускание света, используются при выпуске черно-белой книжной и газетной продукции, где не требуется очень высокого качества изображения. Проекционная растровая система работает по принципу диапроектора, если оригиналы выполнены на прозрачном материале или эпидиаскопа, если оригинал изготовлен на непрозрачной основе. Фотоформу создают вручную клеевым монтажом на бумажной или прозрачной основе. Такая фотоформа проецируется на формную пластину. В результате получается печатная форма сверстанной полосы, соответствующая монтажному листу. При экспонировании в контактно-копировальной раме с вакуумным прижимом (рис.30) необходимо обеспечить контакт полноформатного монтажа, выполненного на прозрачной основе (фотоформа), с формной пластиной. Перемещаемый пленкодержатель Рис. 29 Система проекционного копирования Рис. 30 Контактно-копировальная рама. 15 Монтажная фотоформа фиксируется на формной пластине посредством точного размещения по приладочным штифтам и располагается в контактнокопировальной раме. Фотоформа и печатная форма находятся между гибким резиновым полотном и стеклом. Воздух из внутреннего пространства рамы отсасывается и, таким образом, создается давление и хороший контакт между формной пластиной и фотоформой. Далее ведется экспонирование от источника УФизлучения. 16 ПЕЧАТАНИЕ МНОГОКРАСОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ Основы цветоведения Без света не может быть цвета. Любое восприятие цвета связано со светом. Только в результате отражения, поглощения или пропускания падающего света несветящиеся тела становятся видимыми и их можно фотографировать. Цвет – это оптическое явление, чувственное ощущение, создаваемое глазом и мозгом. Цвет не является физической переменной и, следовательно, не имеет физических единиц измерения. Сами по себе предметы не являются цветными: ощущение цветности возникает как результат воздействия световых излучений. Видимый солнечный свет, который воспринимается как белый, освещает предмет и частично отражается. Следовательно, объект, который находится в красной зоне видимого спектра, воспринимается окрашенным в красный цвет. Объект, полностью отражающий излучение всего видимого спектрального диапазона, кажется белым, объект же поглощающий излучение – черным. При изучении вопросов восприятия и описания цвета всегда выделяют физические и физиологические аспекты. Физические параметры определяются объективными методами, а физиологические – нет. С помощью колориметра можно определить физические характеристики цвета (цветового возбуждения), но как их интерпретирует мозг человека (восприятие цвета), можно только рассчитать. Для различия отдельных составляющих, используемых для описания цвета при восприятии человеком, существуют понятия: цветового стимула как физически измеримого излучения, отражаемого наблюдаемым предметом, и спецификации цветовых стимулов как результата визуального восприятия наблюдателя. Мы видим окружающий нас мир потому, что предметы отражают или пропускают свет, который действует на органы зрения, вызывая ощущения света и цвета. Очертания предмета и светотени на его поверхности дают представление о форме и положении относительно других предметов. Глаз способен различать еще и «качество» отраженного (пропущенного) предметом света, что позволяет нам судить о его цвете. Способность человека видеть окружающий его мир цветным объясняется способностью органов зрения по-разному реагировать на световые излучения с разными длинами волн. Цвет – один из признаков объективной реальности, присущий окружающим объектам и воспринимаемый человеком как осознанное зрительное ощущение. Цветовое зрение человека базируется на смешении цветов и является предпосылкой цветной фотографии и цветной печати. Глаз человека способен воспринимать несколько тысяч цветовых оттенков, из них в чистых цветах спектра – около 200. Но при этом есть только три приемника (рецептора), отличающихся спектральной чувствительностью. Цветное изображение формирует17 ся в мозгу из трех совмещенных изображений. Сетчатка глаза наряду с палочками для восприятия яркостей содержит 4 млн. колбочек – рецепторов цветового зрения. Из них одна группа чувствительна к синему, другая – к зеленому, третья к красному излучению. При одновременном возбуждении красного и зеленого приемников в мозг передается информация о желтом цвете. Если красный светоприемник возбуждается сильнее, чем зеленый, то возникает оранжевый, если наоборот – то желто-зеленый. Если все три приемника возбуждаются с одинаковой интенсивностью, то формируется белый цвет. Свет – это вид лучистой энергии, распространяющийся в виде электромагнитных колебаний (волн) и способный возбуждать работу зрительного аппарата. Электромагнитные волны – взаимосвязанные колебания электрических и магнитных сил, действующих в разных направлениях от их источника. Они могут распространяться в материальной среде и в вакууме. Электромагнитные колебания характеризуются длиной волны, амплитудой, частотой и периодом колебания. Если все электромагнитные волны расположить в порядке изменения их длин, то получим шкалу электромагнитных волн. На глаз человека воздействуют излучения с длиной волны от 400 до 700 нм (нанометр – одна миллиардная доля метра). Только эти излучения вызывают световые и цветовые ощущения, поэтому этот участок общего спектра называется видимым. В видимом спектре выделяются участки синего, голубого, зеленого, желтого, оранжевого и красного цветов. Но в спектре всего три основных излучения и в сетчатке глаза человека находятся светочувствительные элементы только трех спектральных диапазонов: синего, зеленого, красного. Остальные цвета в спектре образованы смесью этих излучений. В результате этого воспринимаются все цветовые тона и оттенки, включая белый, серый, черный. Для описания цвета используются три субъективные его характеристики: цветовой тон, насыщенность и светлота. Цветовой тон – это основная характеристика, основной качественный признак, по которому визуально определяются цвета. Цветовой тон указывает направление цветности. При субъективной (зрительной) оценке цветовой тон нельзя выразить в измеряемых величинах. Цветовой тон спектрального цвета определяется длиной его волны, которая определяет место цветового тона в спектральной полосе. Насыщенность цвета есть отношение цветной составляющей к содержанию белого, т.е. характеризуется степенью его разбеленности. Чем меньше ощущается присутствие белого, тем он более насыщен. Совокупность понятий цветового тона и насыщенности определяет качество цвета, которое называют цветностью. Любой цвет независимо от его насыщенности может иметь разную светлоту, т.е. быть в большей или меньшей степени зачернен. Зачернение не влияет на цветовой тон. Например, синеватый красный таким и остается, цвет кажется только темнее, как бы с наложением черного. Это свидетельствует о примеси ахроматического черного тона. 18 Все многообразие цветов разделяют на две группы: ахроматические (неокрашенные) цвета (белый, серые, черный) и хроматические (окрашенные). Хроматические цвета различаются по светлоте, цветовому тону, насыщенности, для ахроматических цветов светлота - единственная характеристика их зрительного различия. Два излучения, которые вызывают ощущение белого или серого цвета, называются дополнительными. Дополнительными называются также цвета этих излучений. Основные пары дополнительных цветов: желтый и синий, голубой и красный, пурпурный и зеленый. В полиграфии при цветоделительной съемке цвет светофильтра является дополнительным к цвету выделяемой краски. Приборы для измерения цвета (колориметр, спектрофотометр) измеряют только цветовые стимулы, по которым посредством соответствующих моделей могут быть численно выражены спецификации цветовых стимулов, а возможно и восприятие цвета. В полиграфии и технологии репродукционных процессов цвет играет важную роль в качестве параметра, описывающего изображение. Картографу, печатнику, оператору необходимы знания основ колориметрии, поскольку мониторинг качества оригиналов карт и репродукций проводится на базе колориметрических измерений цвета и привлечения системы управления цветом. Три цвета – синий, зеленый, красный – основные цвета и в соответствии с трехцветной теорией зрения все многообразие цветов можно получить их сочетанием. Существуют три основных способа получения цвета. Один из них состоит в выборе соответствующего источника, который испускает свет только одной или нескольких длин волн. Два других – аддитивный (слагательный) и, наиболее распространенный, субтрактивный (вычитательный). При аддитивном способе новый цвет получается сложением двух или трех основных излучений или, иначе, формирование яркостной составляющей с помощью сложения отдельных излучений называют аддитивным синтезом цвета (рис.51). Аддитивный способ можно наблюдать при проецировании на белый экран излучений, например, из двух или трех проекторов через окрашенные пленки (светофильтры). Аддитивное пространственное смешение цветных излучений внутри глаза основано на том, что глаз не различает близко стоящих друг к другу мелких деталей, штрихов. Если эти мелкие штрихи различной окраски, то мы видим только их обобщенный цвет. С расстояния 20-30 см глаз не различает отдельных цветных точек, расположенных на очень близком расстоянии. Две рядом лежащие разноокрашенные точки дают одновременно два цветных излучения, которые попадают в глаз и вызывают ощущение нового цвета. Субтрактивный способ образования цвета основан на получении всевозможных цветов вычитанием из белого цвета отдельныз его спектральных составляющих (синих, зеленых, красных) в результате последовательно поглощения этих составляющих соответствующими средствами (светофильтрами, красками и проч.) (рис.52). При субтрактивном синтезе цвета наблюдается умень19 шение яркости. Это основной способ получения цветных изображений в полиграфии. Например, пропускают белых свет через цветные светофильтры (красный, зеленый, синий). Рис.51 Аддитивный синтез цвета с применением трех основных излучений: красного, зеленого и синего Светофильтры обладают свойством избирательно поглощать одни излучения, практически не поглощая других. Рис.52 Субтрактивный синтез цвета с применением трех основных красок: голубой, пурпурной, желтой Еще более распространенный способ вычитания определенных окрашенных излучений из падающего белого состоит в использовании красителей, пигментов, окрашенных материалов, которые избирательно поглощают свет. При наложении желтой краски на голубую получается зеленый цвет, пурпурной на голубую – синий, пурпурной на желтую – красный (рис. 54). Образование цвета происходит за счет поглощения желтой краской из белого света синих излучений, голубой краской – красных, пурпурной – зеленых. В современной технологии многокрасочной печати применяется как аддитивный, так и субтрактивный синтез цвета. В репродукционных процессах редко встречаются чисто аддитивный или чисто субтрактивный синтез цвета. При 20 изображении цвета на мониторе наблюдается почти идеальный аддитивный синтез цвета, а при наложении различных цветных прозрачных материалов – практически идеальный субтрактивный синтез цвета. Для измерения цвета наиболее часто используют спектральные измерительные приборы (спектрофотометры) и приборы (колориметры) измерения цвета по трем каналам. Технология цветов воспроизведения в полиграфии представляет собой такое преобразование объекта в печати, при котором он остается по возможности близким к оригиналу. В общей технологической цепочке полиграфического воспроизведения свою роль играют фотографические процессы, а также различные преобразования изображения, процесс растрирования, материалы, передаточные характеристики и многие другие параметры. Фотомеханические процессы обработки изображений Оригиналы для репродуцирования В фотомеханических процессах для переноса изображений используются оптические устройства (фоторепродукционные аппараты, копировальные рамы, оптика, фильтры и т.п.) и дополнительные составляющие (светофильтры, оптические растры, фототехнические пленки и т.д.). Изобразительные оригиналы могут быть различными по характеру изображения на штриховые, полутоновые, цветные.Штриховыми называют оригиналы, изображение на которых передается элементами одинаковой яркости (силы тона), без полутонов (рис.53-в). а. Цветной полутоновый в. Штриховой черно-белый б. Полутоновый черно-белый г. Штриховой цветной 21 Рис. 53 Разные виды оригиналов К полутоновым относятся те оригиналы, на которых изображение передается полутонами различной яркости (рис. 53-а, б). Карты в большинстве своем относятся к комбинированным оригиналам, на которых есть изображение и штриховое и полутоновое. По красочности изображения оригиналы могут быть цветными и чернобелыми (рис. 53). По технике исполнения оригиналы подразделяются на: рисованные, вычерченные, отпечатанные, полученные фотопутем или другими методами на прозрачных или непрозрачных основах. По степени расчленения изображения оригиналы могут быть совмещенными (рис.54-а) и цветоделенными (рис. 54-б), т.е. разделенными на несколько оригиналов (диапозитивов) по числу цветов на воспроизводимом рисунке. Рисунок штриховых оригиналов может быть выполнен цветными или черно-белыми элементами (штрихами), разделенными белым фоном подложки, которой в большинстве случаев служит бумага. Иногда подложка может быть не белой, а цветной. Форма штрихов может быть разной: точки, сплошные или прерывистые линии, различные элементы другой формы. а. б. Рис. 54 Цветное изображение и его цветоделенные диапозитивы Любой штриховой оригинал – это изображение (рисунок или текст), которое состоит из деталей только двух значений яркости – яркости штрихов и яркости подложки – бумаги. Репродуцирование полутоновых оригиналов (в отличие от штриховых) сложный процесс, т.к. нужно точно передать все тоновые переходы оригинала на оттиске. На формах высокой и плоской печати все печатающие элементы лежат практически на одном уровне, и поэтому толщина слоя краски на оттиске одинакова на всей его площади. Поэтому полутоновые оригиналы при фотосъемке расчленяют на элементы разной площади (в соответствии с силой тона), фотографируя их через растр – оптическое устройство в виде мелкой сетки (раздел 7.5). Качество изобразительных оригиналов оказывает решающее влияние на качество полученных с них репродукций (оттисков). Именно поэтому 22 оригиналы, предназначенные для репродуцирования, должны отвечать общим и специальным требованиям, которые определяются особенностям полиграфического воспроизведения в каждом из способов печати. Цветные изображения перед растрированием нужно разложить на три (голубой, пурпурный, желтый) основных цвета (в соответствии с особенностями восприятия человеческого глаза), которые затем, часто дополненные черным цветом, формируют цветное изображение в процессе печатного синтеза (рис.55). Наряду с правильной цветовой передачей для оттисков важна передача деталей структуры или контуров изображения, являющихся неотъемлемой составной частью информационного содержания оригинала. Четкие контура оригинала должны и на оттиске получаться четкими. Кроме того, они должны оставаться видимыми в светлых, средних и темных участках изображения. Равномерные серые или цветные участки при воспроизведении не должны иметь колебаний плотности иди быть искажены инородными структурами. То же самое верно и для плавных, равномерных цветовых переходов. Голубой Пурпурный Желтый Черный Г+П Г+П+Ж Г+П+Ж+Ч Рис.55 Цветоделенные изображения и последовательное наложение красок репродукции (в четырехкрасочной офсетной печати). Репродукция отвечает высоким требованиям качества лишь в том случае, когда изображение на оттиске наиболее полно соответствует содержанию 23 оригинала. Так как интервал оптических плотностей диапозитива, часто выступающего в роли оригинала, как правило, больше, чем интервал оптических плотностей оттиска, необходимо в процессе обработки выполнять ряд операций: масштабирование, коррекция (удаление или добавление деталей изображения , сглаживание контуров и т.д.), цветокоррекция и растрирование. Весь этот спектр работ должен быть выполнен в репродукционном процессе. Для этого применяют два принципиально различных способа: - аналоговую обработку изображений; - цифровую обработку изображений. Аналоговая обработка использует, главным образом, фотомеханические, химические и физические средства, а цифровая – электронные. Применение и назначение аналоговой репродукционной техники Отличительным признаком аналоговой репродукционной техники является применение фотопленок, фоторепродукционных аппаратов, копировальной техники, фотомеханических (задубливаемых под действием света) копировальных слоев, а также механических и химических способов изготовления печатных форм. Материалы и устройства аналоговой репродукционной техники на современном этапе достигли очень высокого уровня в своем развитии. Несмотря на высокую автоматизацию, аналоговые технологии требуют большой доли ручного труда. Однако некоторые фотомеханические и химические процессы оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Стоимость экологического оснащения, оборудования для переработки и повторного использования сырья и расходы на обеспечение экологических требований постоянно растут. Условия работы осложняются обращением с частично вредными химикатами и работой в темных помещениях. Наборное производство и обработка графики связаны с применением принципиально различной аналоговой техники, отдельных технологических процессов поэтому требуют больших технологических и организационных затрат. Цифровые методы обработки изображений представляют эффективную альтернативу, которая принципиально ни в чем не уступает, а иногда и превосходит аналоговую технологию по достигаемому качеству информации, подготавливаемой к полиграфическому воспроизведению. Преимущества цифровых способов проявляются в безопасности взаимодействия техники и человека, автоматизации, экологичности, использовании и объединении с другими средствами информации, локальной независимости и многом другом. Новые возможности растрирования и операций по обработки графических изображений также играют большую роль. Электронная интеграция текста и изображений облегчает технологический процесс допечатной подготовки, т.к. позволяет осуществлять их совместную обработку. Переход от аналоговых способов к цифровым происходит быстро и их доля обработки изображений снижается. 24 Тем не менее, аналоговая обработка изображений все же еще используется на многих предприятиях, т.к. она хорошо изучена и освоена. Ее применяют в таких областях, как: - крупноформатные работы (если имеющееся цифровое выводное оборудование не покрывает требуемые форматы); - использование имеющихся фотоформ; - аварийные сбои системы цифровой обработки изображений; - особые заказы (например, художественная ручная ретушь фотоформ); - возможность долгосрочного хранения заказа в виде фотоформ; - аналоговая цветопроба. Очевидно, в определенных случаях использование аналоговой техники вполне целесообразно (например, аналоговый монтаж полос и копирование на форму могут быть при цифровом выводе фотоформ). Целью фотомеханической репродукционной технологии является получение фотоформы изобразительных оригиналов, необходимой для изготовления печатных форм фотомеханическим путем. Условием для овладения оптическими и фотографическими процессами является знание основополагающих определений и закономерностей светотехники и свойств фототехнических пленок. В репродукционной технике модулированный свет является носителем информации при экспонировании фотопленок или формных пластин. Точное локализованное дозирование и измерение светового потока и точные знания свойств светочувствительных слоев фотопленок и материалов для формных пластин являются основополагающими условиями для надежного управления процессом, реализуемым в репродукционной технике. Сенситометрия Сенситометрия – совокупность методов, устанавливающих взаимосвязь между освещенностью и вызванным ею почернением фотографических материалов, иначе можно сформулировать это так – это количественный метод определения фотографических свойств светочувствительных слоёв, рабочих растворов для химико-фотографической обработки, оценки оригиналов фотографирования и получаемого фотографического изображения. Для рассмотрения вопроса фотомеханической обработки изображений и репродуцирования, необходимо знание светотехнических величин и единиц измерения. Сила света I – это количество света Q, излученное источником света в единицу времени t в пределах телесного угла. Сила света выражается в канделах (кд), количество света – в люменах в секунду (лм/с), телесный угол (w) – в стерадианах (ср): I = Q/(t·w). Световой поток Ф (лм) определяется как количество света, излученного источником света по всем направлениям за время t: Ф = Q/t. 25 Яркость L (кд/м2) – это световая величина, равная отношению силы света I к поверхности (А), принимающей излучение: L = I/A. Яркость Lφ в направлении угла φ к нормали: Lφ = L·cos φ. Освещенность Е равна световому потоку, отнесенному к площади А, освещаемой под прямым углом световым потоком, единица измерения освещенности – люкс (лк): Е = Ф/А. Доля излучения, падающего не под прямым углом, Еφ = Е· cos φ. Экспозиция Н равна произведению освещенности на время экспонирования: Н = Е·t. Закон фотометрического удаления утверждает, что освещенность Е в направлении, перпендикулярном освещенной поверхности, убывает обратно пропорционально квадрату расстояния r до источника излучения постоянной светосилы I: Е = I/r2. При неперпендикулярном освещении, если направление луча отклоняется на угол φ от нормали к поверхности, то Еφ = Е·cos φ. Коэффициент отражения ρ, коэффициент пропускания τ и коэффициент поглощения α светотехнические величины. Коэффициент отражения ρ равен отношению отраженного светового потока (ФR) к упавшему световому потоку Ф: ρ = ФR/Ф. Коэффициент пропускания τ равен отношению прошедшего через материал светового потока (Фτ) к упавшему световому потоку Ф: τ = Фτ/Ф. Коэффициент поглощения α, в соответствии с рис. 56, равен отношению поглощаемой материалом доли света (ФА) к упавшему световому потоку (Ф): α = ФА/Ф. Ф ФR ФА Слой материала АА Фτ Рис.56 Падающий световой поток Ф разделяется слоем материала на составляющие ФА, ФR и Фτ. Относительный коэффициент отражения β измеряемого образца равен отношению светового потока (ФР), отраженного в перпендикулярном направле26 нии от поверхности образца, к световому потоку (ФW), отраженному перпендикулярно от эталонного белого, при условии, что оба образца освещаются, например, под углом 450 световым потоком одинаковой мощности: β = ФР/ФW. Оптическая плотность D для прозрачных изображений равно отрицательному десятичному логарифму коэффициента пропускания τ: D = - lg τ. Для непрозрачных изображений оптическая плотность D равна отрицательному десятичному логарифму относительного коэффициента β: D = - lg β. Фотографировать – означает буквально писать или рисовать светом, т.е. это накопление видимой оптической информации на материале-носителе. Под этим понимают получение с помощью фотоаппарата изображения на фотопленке и воспроизведение этого изображения. При этом на первый план выносится изобразительный момент, создание изображения объекта съемки, а процесс накопления информации на фотослое рассматривается как конечная фаза общего процесса. При репродуцировании изобразительный момент имеет подчиненное значение, т.к. фотография служит переносу уже накопленной информации на другой носитель. Фототехническая пленка, используемая в образовании фотографического изображения, имеет специфическое строение. Прозрачная пленка-основа изготавливается из полиэтилентерефталата (лавсана) или триацетата. На основу наносится светочувствительный слой (рис.57), который содержит фоточувствительное вещество – галогенид серебра, например, бромид серебра (AgBr), распределенное в эмульсии в виде мелких частиц. Защитный слой Светочувствительный слой Противоореольный слой (для предотвращения полного отражения) Пленка - основа Рис. 57 Строение фотопленки Защитный слой, покрывающий светочувствительный слой, предохраняет его от повреждений, которые могут появиться вследствие каких-то механических воздействий. На обратную сторону основы нанесен противоореольный слой, предотвращающий отражение света от оборотной стороны основы. 27 Фотографический процесс, при котором происходит последующее почернение засвеченных участков, начинается с экспонирования светочувствительного слоя в фоторепродукционном аппарате любой конструкции (рис.58) или контактно-копировальной раме (рис. 30). При этом образуется скрытое изображение, которое при воздействии проявляющих веществ, становится видимым. При очень большом времени проявления бромид серебра распадается не только на не засвеченных участках. Рис.58 Конструктивные разновидности фоторепродукционных аппаратов а – расположенный в тёмном помещении, б – расположенный в двух комнатах Различная скорость проявления становится причиной того, что в первые минуты проявления обнаруживается различная степень почернения (контраст) засвеченных и не засвеченных участков. Процесс проявления должен быть остановлен при достижении максимального контраста изображения. Останавливается проявление с помощью стопванны (промывка) и последующего фиксирования (закрепления). Параметры процесса проявления (концентрация проявителя, температура его, перемешивание раствора, время проявления) следует поддерживать таким образом, чтобы не засвеченные участки не почернели. После проявления в светочувствительном слое все еще находится не проявленное вещество. В ванне с фиксажем это вещество извлекается из слоя и негатив становится светостойким к дневному свету, не чернея. На заключительной стадии обработки фотопленки водой вымываются оставшиеся в слое продукты процесса фиксирования. После сушки негатив можно использовать в дальнейшей допечатной обработке. У изображения, формируемого фототехническими пленками, существуют различные свойства, называемые сенситометрическими. Взаимосвязь между экспозицией и почернением в фотографическом слое описывается характеристической кривой или кривой почернения (рис.59), где по оси абсцисс откладывается логарифм экспозиций (lg H), по оси ординат – величины плотностей. Характеристическая кривая строится на специальном бланке. Под графиком находится шкала светочувствительности S. При этом оптическая плотность (D) является мерой почернения в зависимости от логарифма наложенной экспози- 28 ции (Н). Экспозиция (Н) рассчитывается, исходя из освещенности (Е) и времени экспонирования (t): Н = Е·t, если освещенность Е постоянна во времени. Оптическая плотность D n 2 С D Е 1 B A 0 0 101 102 103 S Рис. 59 Характеристическая кривая и шкала светочувствительности В интервале от 0 до А в светочувствительном слое почернение не образуется. Точка А характеризует пороговое почернение фотографического материала. У полутоновых фототехнических пленок порог почернения должен быть как можно меньше. Интервал от А до В соответствует недодержке. От точки В начинается область рабочих экспозиций (линейная часть кривой), которая после точки С переходит в область передержки. В точке D область передержек заканчивается. Принцип работы слоя - реагировать на превышение экспозиции увеличением почернения, в области от D до Е слой начинает работать в обратном направлении. Эта область называется областью соляризации. Практически используемый интервал находится между точками m и n характеристической кривой. Наклон кривой почернения характеризует контраст фотопленки. Для эмульсии с четкой линейной областью коэффициент контрастности определяет градацию и выражается величиной: γ = tg α = ΔS/Δlg H. Для светочувствительных материалов, не имеющих четкой линейной области характеристической кривой, изменение плотности описывается градиентом. Градиент – это тангенс угла наклона характеристической кривой на ее отдельном отрезке. Среднее арифметическое градиентов в рабочей части кривой представляет собой средний градиент. При определении коэффициента контрастности прямолинейную часть характеристической кривой переносят параллельно в точку в правой стороне бланка, служащую для построения угла α. Продолжаем линию до пересечения с правой линией оси ординат, где снимаем показатель коэффициента контрастности γ исследуемого материала. Светочувствительность (S) фотопленки во всех диапазонах длин волн неодинакова. Несенсибилизированный фотоматериал чувствителен в синей зоне спектра. Ортохроматические фотопленки чувствительны в синей и в зеленой 29 областях спектра. Панхроматические фотопленки чувствительны в синей, зеленой и красной областях спектра, тем самым охватывая всю видимую часть спектра. Светочувствительность определяется по формуле: S=k/Hкр , где k - коэффициент, установленный ГОСТ для каждого типа фотоматериала; Нкр - экспозиция, соответствующая плотности (Dкр) критерия светочувствительности, установленного ГОСТ для каждого типа фотоматериала. На характеристической кривой находят точку, в которой плотность равна Do+0,1. Из этой точки опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и продолжаем его до пересечения с осью шкалы светочувствительности. В точке пересечения отсчитываем значение S. Для определения фотографической широты L светочувствительного материала на характеристической кривой находят точки соответствующие началу и концу прямолинейной части кривой. Из этих точек опускают перпендикуляры на ось абсцисс и отсчитывают величину логарифмов экспозиций lgH1 и lgH2. Разность их, соответствующих началу и концу прямолинейного участка кривой, даст численное значение фотографической широты, т.е. L=lgH2 – lgH1. Плотность вуали D0 фотоплёнки измеряется одновременно с измерением плотностей полей сенситограмм. По ГОСТ 10691.0-73 плотность вуали есть разность плотностей, измеренных на неэкспонированном участке сенситограммы и на отрезке плёнки отфиксированной, промытой и высушенной вместе с сенситограммой. Для фотоматериалов исследуемых по ГОСТ 2817 – 50 плотность вуали D0 – есть оптическая плотность неэкспонированного участка сенситограммы. Фототехнические пленки могут передавать даже самые мелкие детали изображения. Падающий направленный свет рассеивается (рис.60) светочувствительным слоем. Следствием рассеивания является образование диффузного ореола на границе четкого контура. Этот эффект приводит к потере четкости изображения, уменьшению контраста и к изменению размеров мелких деталей в зависимости от экспозиции (тонкие штрихи становятся шире). При достижении угла полного отражения лучи света, проходя через основу, отражаются от его обратной стороны. Это явление называется рассеянным отражением. Отраженный слой дополнительно засвечивает светочувствительный слой снизу и образует ореол отражения (рис.61). Ореола отражения можно избежать, если нанести на обратную сторону фотопленки специальный слой, который имеет такой же коэффициент преломления, как и основа. Этот слой предотвращает преломление света на нижней стороне основы. Свет проходит непосредственно в слой, который называют противоореольным (рис. 56). Противоореольный слой поглащает те длины волн, к которым чувствителен галогеносеребряный слой. Ортохроматическая фотопленка, например, не чувствительная в красной области спектра имеет красный, красно-оранжевый или коричневый противоореольный слой. Панхроматические пленки обычно имеют серо-голубой, фиолетовый или темно-зеленый противоореольный слой. 30 Падающий луч Эмульсионный галогеносеребряный слой Пленка основа Оптическая плотность D растровой точки Идеальная черная точка Реальная точка с реально уменьшающейся плотностью (диффузный ореол) Рис. 60 Рассеивание света в галогеносеребряном слое, диффузный ореол. В ванной с фиксажем или проявителем красящие вещества обесцвечиваются или вымываются из противоореольного слоя. Разрешающая способность фотопленки определяется числом линий на миллиметр, которые еще воспроизводятся раздельно. На разрешающую способность существенно влияет зернистость фотографического слоя. Зернистость – это статистическое распределение флуктуаций зерен металлического серебра на равномерно засвеченной поверхности фотопленки. Разрешающая способность зависит от формы микрокристаллов галогенида серебра и их распределения в светочувствительном слое. Диффузные ореолы и увеличение светочувствительного слоя уменьшают разрешающую способность. Коротковолновый свет воспроизводит тонкие структуры лучше, чем длинноволновый. Наряду с разрешающей способностью для характеристики воспроизведения мелких деталей изображения в репродукционной технике применяется резкость края. Она характеризует распределение почернения по границе фотографического изображения края полуплоскости (рис.62). Оптическая плотность в изображении края не изменяется скачкообразно. Она постоянно увеличивается от наименьшей оптической плотности Dmin (оптическая плотность незасвеченной фотопленки) до максимальной плотности Dmax (полностью засвеченной фотопленки). Нерезкость края (размытие) описывается расстоянием Δх, измеренным перпендикулярно краю полуплоскости между значениями оптических плотностей D1=0,3 и D2=1,3. 31 Падающие лучи света Эмульсионный галогеносеребряный слой Пленка основа Полное отражение Ореол отражения Распределение оптической плотности в проявленном галогеносеребряном эмульсионном слое Ореол отражения Рис.61 Образование ореола отражения вследствие полного отражения света. Контраст (К) определяется как полуразность между пропусканием неэкспонированных участков (τmax) и темных участков (τmin), отнесенная к среднему арифметическому обоих коэффициентов пропускания τmax и τmin. Отсюда следует: К = (τmax – τmin)/(τmax+τmin). Вследствие диффузного рассеивания коэффициент передачи контраста фотопленки, уменьшается с увеличением пространственной частоты fs, являющейся величиной, обратной расстоянию w между линиями решетки: fs = 1/w. Эффекты экспонирования. Вскоре после открытия основного закона почернения выяснилось, что он справедлив в относительно узких границах. Хотя при разных освещенностях световые потоки суммируются, при большой освещенности и такой же итоговой экспозиции плотность почернения увеличивается. Различия так велики, что их нельзя игнорировать. В соответствии с характеристической кривой (рис.58) оптическая плотность, полученная на фотопленке, является функцией экспозиции Н, которая представляет собой сумму полученных во временном интервале от t1 до t2 освещенностей Е: t2 Н= t Е(t)·dt, 1 32 а при постоянной освещенности и времени экспозиции t: Н = Е·t. В идеальном случае при высокой освещенности и коротком времени экспонирования должна образоваться такая же оптическая плотность, как при меньшей освещенности и большем времени экспонирования. Это явление описывает закон взаимозаместимости: Е1·t1 = E2·t2 Однако при продолжительности экспонирования свыше 16 сек. И менее 1/1000 (рис.58) это соотношение перестает выполняться. Данное явление называется эффектом Шварцшильда Р. Эффект Шварцшильда при длительном экспонировании приводит к отклонению от закона взаимозаместимости. Экспозиция при малых освещенностях и соответственно большей продолжительности дает в результате меньшее почернение, чем экспозиция при большей освещенности и короткой продолжительности, даже если обе экспозиции имеют светотехнически одинаковую величину. Поглощающая полуплоскость дл тестовой экспозиции Лезвие Свет Эмульсионный слой Основа D 1.3 Dmax 0.3 Dmin ΔX X0 X Рис.62 Изменение оптической плотности при контактном копировании края полуплоскости (нерезкость края). Для описания процесса вводится коэффициент коррекции – экспонента Шварцшильда: 33 Е1·t1P = E2·t2P. Для фототехнических материалов величина Р лежит в пределах 0.7≤Р≤0,9. Точная величина экспоненты Шварцшильда зависит от вида фотопленки, времени экспонирования и способа обработки. Эффект прерывания. Если экспозиция прерывается во времени, например, проводится в два этапа, каждый соответствует половине экспозиции, то полученное почернение будет меньше, чем при непрерывной экспозиции с тем же самым суммарным временем экспонирования (предполагается одинаковая освещенность при обеих экспозициях). Эффект соляризации представлен на характеристической кривой (рис.59), когда кривая идет вниз в области очень больших экспозиций. Эффект проявления возникает из-за того, что проявления на участках с большой разницей экспозиций протекает во времени по-другому, чем на участках с равномерной экспозицией. В результате по краям мелких деталей на изображении получаются увеличенные или уменьшенные оптические плотности. Фотоматериалы, машины и устройства репродукционных процессов Фотомеханическое репродуцирование характеризуется многократным накоплением информации на промежуточных стадиях и хранением изображений на фотографических материалах. Фотографические изображения получают также и электронным репродуцированием с помощью сканеров. Качество промежуточной и конечной продукции зависит от свойств и качества фотографических материалов и правильного их использования. Репродукционная техника предъявляет к фотографическим материалам особые требования. Для каждого вида работ следует использовать фотопленки и пластины с определенными свойствами (табл.1). Фотографические материалы, изготовленные специально для репродуцирования, называются фототехническими. Все виды пленок для репродукционных процессов выбираются в зависимости от области их назначения. При контактном экспонировании фотопленка находится в непосредственном контакте с прозрачным оригиналом. Для записи в экспонирующих устройствах используют фотопленки, которые обеспечивают необходимое почернение, несмотря на крайне короткое время экспонирования. Фотопленки, также называемые «фотопленки для записи в ЭУ», имеют максимум чувствительности, соответствующей длине волны используемого лазера. Абляционные пленки обрабатываются без использования химических реактивов. О них говорят как о «сухих пленках». Принцип их действия основан на частичной фиксации тонкого углеродного слоя на участках фольги-носителя, экспонированных лазерным излучением. Углеродный слой с экспонированных 34 участков удаляется при снятии защитной пленки. Этот процесс называется «Peeling» (снятие слоя). Очень важно, чтобы материалы обладали постоянными свойствами. Только при условии, что показатели свойств материалов постоянны, его можно использовать для выполнения стандартизированных и запрограммированных репродукционных работ. Постоянство свойств материалов обусловлено также условиями их хранения. Производственный процесс при репродуцировании все в большей степени определяется уровнем используемой техники. Постоянно растущие требования к количеству и качеству, к информационной ценности и актуальности продукции не могут быть выполнены без использования измерительной техники. В области фотомеханического репродуцирования еще применяются устройства воспроизведения оптико-фотографическими средствами – репродукционными фотоаппаратами и контактно-копировальным оборудованием. Их производительность значительно возросла за счет усовершенствования конструкций и использования дополнительных устройств. Наряду с репродукционными фотоаппаратами все большее значение приобретают электронные репродукционные устройства. Таблица 1 Разрешающая способность черно-белых фотопленок Тип фотопленки Высокочувствительные полутоновые пленки Малочувствительные полутоновые фотопленки Сверхконтрастные фотопленки «лайн» для обработки в темном помещении Фотопленки для контактных работ «дневного» света Голографические фотопленки Разрешающая способность 50 лин/мм 50….90 лин/мм 100….120 лин/мм 180….200лин/мм 500 лин/мм Проявление экспонированной пленки также можно выполнять автоматически. Измерительная техника и приборы управления стали обычным оборудованием при фоторепродукционных работах. Современная репродукционная техника отличается от ранее используемой тем, что устройства управления и регулирования, элементы электроники и внедрение компьютеров служат целям автоматизации ее функций. Все это обеспечивает высшую степень точности результата и повышает качество печатной продукции. При их использовании соз35 даются совершенно новые технологические условия. Общие сведения о приборах, их технических возможностях и условиях проведения производственного процесса следует знать каждому репротехнику, технологу – полиграфисту, специалисту – картографу (техническому редактору). Предпосылкой понимания их функционирования являются определенные знания в области электроники, контрольно-измерительных приборов, автоматики и переработки данных. Суть процесса репродуцирования состоит в передаче изобразительных сигналов и их записи. При этом получают прозрачные носители информации (позитивы, негативы) и выполняют необходимые преобразования: масштабирование, обращение изображения, цветоделение, растрирование. При фотомеханическом способе передают и записывают информацию оптикофотографическими средствами. Особенности оригиналов и условия дальнейшей обработки информации диктуют определенные технические требования, предъявляемые к репродукционному фотооборудованию. По функциональному признаку это оборудование можно разделить на две основные группы: репродукционные фотоаппараты различной конструкции (рис.58) и контактнокопировальные устройства (контактно-копировальная рама, копировальномножительный автомат) (рис.30,63,65). Несущим элементом каждого репродукционного аппарата является штатив (рис.64). Форма и расположение его может быть различным (напольный, подвесной, на колонне). Стойка объектива располагается подвижно. Меха дают возможности изменять растяжение камеры и тем самым изменять масштаб изображения. В плоскости изображения находится приспособление для крепления фотопленки. Оригинал крепится на оригиналодержателе. Лампы большой мощности освещают оригинал или просвечивают его, если он изготовлен на прозрачной основе. б. а. 1. Корпус 2. Стекло 3. Крышка с резиновой лентой по периметру для плотного закрывания 4. Точечный источник света, объектив, светофильтры Рис. 63 Контактно-копировальная рама малого формата ( а - принципиальная схема, б – исполнение). Контактно-копировальные устройства служат для фотографического переноса изображения с прозрачных носителей информации (оригиналов) в масштабе 1:1. Оригинал и светочувствительный материал находятся в контакте, слой к слою. Основная область применения контактно-копировальных устройств – изготовление диапозитивов и копий на бумаге с полутоновых, штри36 ховых и растровых негативов; растрирование; цветоделение; преобразование негатив-позитив. В контактно-копировальных рамах нет системы фокусировки. Направленный свет излучается точечным источником. При использовании контактных растров в контактно-копировальных устройствах выполняют растрирование. При контактном копировании получается обратное изображение. В устройствах, оснащенных цветными светофильтрами изготавливают цветоделенные изображения, но без изменения масштаба. Лампы Перемещение Перемещение Пленкодержатель Светофильтр Оригинал Объектив Оригиналодержатель Меха камеры Фотопленка Штатив Рис.64 Конструктивная схема напольного фоторепродукционного аппарата Важной частью контактно-копировальной рамы является вакуумное устройство, позволяющее прижимать плотно пленку и оригинал к стеклу и удерживать их в плоском положении. Разнообразные варианты применения контактно-копировальных устройств обуславливает различные требования к источнику света. Для изготовления полутоновых изображений нужен рассеянный свет, который дают лампы из молочного стекла. Дополнительное светорассеивающее стекло обеспечивает равномерную освещенность. При копировании штриховых и растровых изображений необходим точечный источник света – лампа накаливания или галогенная лампа. В устройствах для крупноформатных изображений перед источником света устанавливают симметрично вращающийся серый светофильтр с переменной плотностью для снижения более сильной освещенности в центре изображения. Длительность экспонирования регулируется контактным часовым механизмом и оснащаются блоками управления экспозицией, что позволяет программировать технологический процесс. Используя занесенные в память базовые данные о значении экспозиции для данной пленки, режиме проявления, яркости лампы, плотности светофильтра и оптической плотности оригинала, устройство автоматически управляет процессом экспонирования. Всеми 37 функциями контактно-копировальных устройств, в том числе выбором светофильтров, включением-выключением вакуума, управляют с пульта. Копировально-множительные автоматы (рис.65,66) позволяют копировать один или несколько различных оригиналов на заранее определенных участках светочувствительного материала (формные пластины, фотопленка, пигментная бумага). Программа перемещения экспонирующей головки задается в соответствии с монтажным листом, формат и порядок расстановки фотоформ задаются в отдельности. Фотоформы устанавливаются в машину сложенными в стопу по порядку. Рис. 65 Копировально-множительный автомат («шаг и повтор»). Копирование в этих автоматах производится в масштабе 1:1. Весь процесс производится автоматически в соответствии с программой. Комплект цветоделенных фотоформ копируется в точно заданной последовательности. На рис.65 представлен копировально-множительный автомат, который используется для изготовления печатных форм. Машины для химико-фотографической обработки фототехнических пленок. В современных условиях, когда в полиграфическом производстве добиваются высокой производительности, экологичности процессов и проявляют заботу о здоровье персонала, все меньше используется ручной труд во вредных условиях (например, фотолаборатории). Применение проявочных машин характерно для современного уровня полиграфической техники и технологий. У этих автоматов много преимуществ перед ручной проявкой: высокая производительность, выполнение всех работ (проявка, фиксирование) в светлом помещении (у автомата светонепроницаемый корпус) и работник не соприкасается с химикатами. Проявочные машины обрабатывают фотопленку в рулонном и ручном форматах. Растворы химикатов составляются таким образом (и в таких условиях), что они не приводят к набуханию и размягчению светочувствительного слоя. Валики, проводящие пленку и валики, передающие и удаляющие растворы к ней, настраиваются таким образом, что не подвергают механическому воздействию светочувствительный слой фотомеханической пленки. Проявочные машины выпускаются либо как машины с проявкой фотопленки в больших танках (резервуарах), либо в плоских кюветах. Концентрация и хими38 ческая стабильность растворов в машинах контролируется и поддерживается на нужном уровне автоматически. Электронная репродукционная технология (репросканеры) Электронная репродукционная технология удобна и высокоэффективна. Она превзошла фотомеханическую репродукционную технологию по возможностям обработки и точности управления отдельными этапами допечатного процесса. Определенные технологии, например, непериодическое растрирование, синтез цвета с уменьшением доли цветных красок или генерация ахрома- Рис.66 Копировально-множительный автомат «стоп-стартового» типа тической составляющей, стали практически реализуемыми лишь с появлением электронной репродукции. С годами технологии растрирования превзошли заметные изменения. Благодаря использованию компьютера исходные ручные растровые процессы на базе научных, математических методов были переведены на электронную основу. Сегодня стало возможным растрирование с помощью компьютерных средств. При этом сохранился принцип дискретизации изображения на различные по площади растровые точки при одинаковом расстоянии между ними. Первыми устройствами электронного растрирования были записывающие и выводные сканеры (фотовыводные устройства барабанного типа). Запись изображения на фотопленку в них производится очень точно сфокусированным лазерным излучением. При этом отдельные растровые точки различной величины образуются совокупностью лазерных пятен (элементов изображения, пикселей). Согласно этому принципу работают практически все лазерные экспонирующие устройства. Электронные репродукционные аппараты, называемые также компактными сканерами, цветоделителями или сканерами, состоят из трех функциональных частей: устройства ввода (считывания) информации, блока обработки сиг39 нала, устройства вывода (записи) информации на соответствующий носитель (рис.67). С помощью устройства ввода оригинал построчно или поточечно считывается. Отраженный (или прошедший) от оригинала световой поток превращается в аналоговый электрический сигнал, соответствующий значениям тоновых и цветовых величин оригинала. Процессор резкостной коррекции Процессор масштабирования Процессор коррекции цвета Процессор градационной коррекции Растровый процессор Считывающая головка Осветитель Оригинал Записывающая головка Фотопленка СЧИТЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА ЗАПИСЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА Рис.67 Блок-схема сканера Этот сигнал корректируется, усиливается и передается в блок вывода, где выходящий сигнал превращается в световую энергию для экспонирования фотоматериала или используется для управления резцом при гравировании форм глубокой печати. В блоке ввода оригинал считывается оптоэлектронными приемниками в отраженном или проходящем свете (рис.68). Если оригинал находится на плоскости, считывание осуществляется построчно по принципу планшетного сканирования. Если оригинал находится на цилиндре (барабане), вращающемся с большой скоростью, то считывающая головка движется вдоль оси цилиндра. Считывание происходит строка за строкой по спирали. Для репросканеров типично барабанное построение (рис.67). Барабан сканера выполняется из прозрачного пластика или стекла. При считывании прозрачных оригиналов экспонирующий луч движется внутри барабана и направляется под прямым углом на стенку барабана с помощью зеркала или призмы. Считывающая головка, движение которой синхронизировано со сканирующим лучом, находится снаружи барабана. Считывание на цветных сканерах выполняется с использованием нейтрального света (белого). В качестве источников излучения используются галогенные или ксеноновые лампы высокого давления. Монохроматическое лазерное излучение подходит для считывания чернобелых оригиналов. Для сканирования непрозрачных оригиналов анализирующий луч подается на считываемый участок оригинала снаружи. 40 В считывающей головке сканирующий луч распределяется на четыре пучка при помощи оптических разделителей. Каждый из трех пучков проходит через входной зрачок и один из светофильтров, затем попадает на соответствующий фотоумножитель. Светофильтры (син., зел., красн.) Диафрагма Светоделительные зеркала Сканирующая головка Фотоумножитель Сигнал для желтой краски Сигнал для пурпурной краски Сигнал для голубой краски Нерезкий сигнал Цветной оригинал Оптика Источник света Плоский или цилиндрический оригиналодержатель Рис.68 Считывающая головка сканера Четвертый пучок через отверстие большого размера попадает на четвертый фотоумножитель. Этот сигнал используется для повышения резкости (рис.68). Фотоумножители превращают модулированный оригиналом свет в аналоговый электрический сигнал. В блоке обработки сигналы, полученные на стадии считывания, обрабатываются в соответствии с поставленными задачами. При цифровой обработке проблемы, присутствующие при аналоговом способе (колебания напряжения, коррекция малых величин, работа в реальном времени развертки), решаются намного эффективнее, аналоговый сигнал описывается дискретной последовательностью числовых значений путем разделения его диапазона на ступени (квантование). Чем меньше шаг квантования, тем точнее дискретная функция описывает аналоговую, непрерывную. В цифровой допечатной подготовке при обработке цветных изображений чаще всего работают с 8 разрядами сигнала для каждого выделяемой краски. В этом случае интервал квантования для каждой краски делится на 256 ступеней. Каждый отсканированный сигнал проходит, согласно рис.67, цветовые, градационные, резкостные, масштабные преображения и подлежит растрированию. Цветовые искажения являются системными, т.к. ни светофильтры, ни печатные краски не имеют идеальных характеристик поглощения или отражения. Поэтому, с одной стороны, в спектре отражения отдельной краски содержатся 41 небольшие доли других красок, а, с другой стороны, для соответствующей краски не достигается ее полноцветности. Эти системные ошибки компенсируются базовой цветокоррекцией. Для градационной коррекции оператор сам выбирает наилучший вариант исходя из оригинала. Масштаб можно изменять в горизонтальном и вертикальном направлении независимо друг от друга (дискретно или плавно). Применяются два принципа изменения масштаба: использование считывающего цилиндра различного диаметра или плавное электронное масштабирование, требующее промежуточного хранения сигнала строки. После аналого-цифрового преобразования сигнала непрерывные тоновые переходы оригинала по каждой краске преобразуются в растровые точки соответствующих размеров. Растрирование изображений В соответствии с автотипным способом передачи тонов формирование градации происходит посредством растрирования. Около 160 лет назад, после изобретения фотографии, возникли идеи разработки новых способов воспроизведения непрерывных переходов (полутонов) средствами полиграфии. В 1881 году Георг Майзенбах заложил основы растрирования благодаря изобретению принципа автотипии, который используется до сих пор. Он получил воспроизводимую растровую структуру с помощью периодической решетки, осуществив тем самым передачу полутонов. Эта работа была принята технологией репродукционных процессов и развита дальше. Для фоторепродукционных аппаратов были созданы решетки в форме стеклянных растров со структурой периодической сетки. В них непрерывное изменение тонов оригинала (картины, фотографии) с использованием оптико-фотографических средств переводилось в различные по размеру растровые точки (растровые величины), т.е. печатные элементы (рис.69). 42 а. б. Рис. 69 а - полутоновое изображение, полученное с помощью растра; б - то же увеличенное изображение В процессе растрирования происходит преобразование полутонового оригинала в черно-белую (двухградационную) информацию, пригодную для получения фотоформы и печатной формы. Зрительное ощущение светлого/темного создается за счет изменения размера растровых точек. Растровые структуры, рассматриваемые с расстояния, кажутся достаточно мелкими и благодаря интегрирующему действию глаза изображение «размывается» и воспринимается как непрерывное тоновое. Чем больше растровых точек на единицу площади, тем естественнее выглядит изображение. Близость растровых точек друк к другу определяется так называемой линиатурой растра (или растровой частотой). Глаз при наблюдении растровой структуры с линиатурой 60 линий на сантиметр (лин/см) с нормального расстояния не способен различать отдельные растровые точки. Растры, имеющие от 20 до 24 лин/см, относятся к низколиниатурным (грубым). Они используются при воспроизведении иллюстраций в газетах или плакатах. При этом происходит потеря мелких деталей изображения. Газетные шероховатые бумаги не позволяют использовать другие растры. Растры с линиатурой 60-80 лин/см относятся к высоколиниатурным и используются при воспроизведении иллюстраций в книгах. На различных картах используют растры с линиатурой широкого охвата от 15-ти процентной до 70-ти процентной. Для определения линиатуры растра используют специальные альбомы. Каждое полутоновое изображение растрируют под своим углом поворота растра. При ненадлежащей ориентации растровых структур может возникнуть муар (интерференция), который снижает качество изображения (рис.70). 43 Рис. 70 Эффект муара при не правильном наложении двух растровых сеток Для получения многокрасочного оттиска оригинал сначала подвергают цветоделению для четырех основных красок: голубой, пурпурной, желтой и черной (рис.54), а затем растрируют. В традиционной технологии репродуцирования цветоделенные изображения для трех хроматических красок развернуты друг у другу на 300. При четырехкрасочной печати для желтой краски оптимальным углом наклона является угол 150 по отношению к пурпурной или голубой краске. Во время использования обычной аналоговой технологии репродуцирования в целях стандартизации, уменьшения непрогнозируемого растискивания растровых точек, оптимизации стабильности цветовоспроизведения различают следующие формы точек: круглые, квадратные, эллиптические, зигзагообразные. Наиболее используемые – круглые. Воспроизводить полутона можно различными способами модуляции. Относительный размер растровой точки (растровая величина) 40% 20% 10% 5% Бумага Растровая точка Растровая ячейка Период растра Слой краски Амплитудная модуляция (обычное растрирование) Рис. 71 Воспроизведение полутонов амплитудной модуляцией При амплитудной модуляции (АМ), автотипном растрировании с применением периодической структуры, отдельные растровые точкирасположены на одинаковом расстоянии друг от друга, однако имеют различный диаметр (рис.71). 44 При растрировании с использованием частотной модуляции (ЧМ) отдельные растровые точки имеют одинаковый диаметр и расположены на различном расстоянии друг от друга(рис.72-а). а. б. Частотная модуляция с нерегулярной структурой Частотная модуляция со стохастическим распределением точек Рис.72 Воспроизведение полутонов частотным модулированием (ЧМ). При преобразовании полутонов оригинала по методу ЧМ количество и размер точек должно устанавливаться. Это можно произвести по различным алгоритмам. Обычно для определенного уровня тона расстояние от точки к точке разное и распределено по случайному закону. Такое растрирование называется случайным или стохастическим (рис.72-б). При автотипном растрировании информация об изображении передается посредством амплитуды периодической пространственной частоты, т.е. размером растровой точки. При частотно - модулированном растрировании информация об изображении кодируется изменением частоты следования импульсов, т.е. расстоянием между растровыми точками. На рис.73 приводится сравнение двух способов растрирования. Существует также гибридная технология растрирования полутоновых оригиналов, при котором применяется АМ и ЧМ растрирование. АМ ЧМ Рис. 73 Сравнение АМ и ЧМ растрирования. Возможный алгоритм базируется на решении, в соответствии с которым воспроизведение очень светлых и очень темных тонов осуществляется с использованием ЧМ-растрирования, остальной диапазон полутонов воспроизводится посредством АМ-растрирования. 45 Благодаря современным компьютерным технологиям появилось цифровое растрирование, т.е. алгоритмический процесс воспроизведения полутонового изображения малыми бинарными точечными элементами. Современные технологии не имеют ограничений, связанных с использованием разнообразных растровых структур. В цифровом растрировании растровые точки состоят из отдельных миниатюрных элементов – пикселей. Чем выше разрешающая способность выводного устройства, тем точнее можно передать форму растровой точки. Способы фотографического растрирования Растрирование полутоновых изображений, т.е. оригиналов на прозрачной основе с непрерывным изменением тонов, осуществляется методами проекционного или контактного растрирования. В обоих случаях нужен автотипный, т.е. амплитудно-модулированный периодический растр. На рис.74 показано, как из полутонового оригинала получается растровый негатив, на котором растровые точки различного размера передают информацию о тоновых переходах. В зависимости от типа формной пластины, применяемой в производстве печатной формы, различают позитивное и негативное копирование. Позитивно работающая формная пластина требует позитивной фотоформы, негативно работающая, соответственно – негативной (рис.27 и 28). Чтобы заранее компенсировать изменения размеров растровых точек в зависимости от используемого типа формных пластин, изготовление растрированной фотоформы для копирования на формную пластину происходит по определенной градационной кривой. Растровые величины на позитивной фотоформе в% Оптическая плотность полутонового оригинала от 0 до D Рис.74 Связь между оптической плотностью полутонового оригинала и площадью растровых точек в %. Проекционное растрирование. Проекционный растр представляет собой две стеклянные пластины с нанесенными линиями черного цвета. Пластины склеены между собой таким образом, что линии находятся под углом 900 друг другу (рис. 75). Получаются квадраты – прозрачные растровые ячейки. Расстояние между линиями составляет, например, 1/60см, что соответствует линиатуре растра 60лин/см.стра называют число линий, приходящихся на 1 см. В 46 общем случае ширина линий растра составляет L=W/2. Стеклянный растр можно поворачивать. В фоторепродукционном аппарате устанавливается стеклянный растр на расстоянии h от плоскости фотопленки и строго параллелен ему. Растровое расстояние зависит от линиатуры растра и составляет несколько миллиметров. Чем мельче растр (чем выше его линиатура), тем меньше растровое расстояние, имеющее решающее значение для образования растровых элементов. Стеклянная пластина Оптический клей Лак ( черный ) Разрез Расстояние между линиями (W) Ширина линий (L) Рис. 75 Стеклянная пластина проекционного растра (в разрезе). Фоторепродукционные аппараты могут быть различных конструкций в соответствии с расположением оптической оси: вертикальные и горизонтальные. В зависимости от конструкции различают одно- и двухкомнатные (рис.58-б) фоторепродукционные аппараты. У двухкомнатных аппаратов оригиналодержатель расположен в светлой комнате, а экспонируемый материал – в темной. Однокомнатные фоторепродукционные аппараты выполнены для светлых помещений со светонепроницаемой переносной кассетой для фотопленки или как аппараты для темных помещений (рис.58 -а). Растровое расстояние h (рис.76) устанавливается так, что отверстие диафрагмы фоторепродукционного аппарата отображается за каждым отверстием растра в виде размытого пятна. Центральная точка пятна является самым светлым его участком на фотопленке. Интенсивность света уменьшается с увеличением расстояния от центральной точки и достигает максимума на периферии, а затем при переходе к следующему элементу растра опять увеличивается. Световое пятно, образующееся за каждой ячейкой проекционного растра, имеет определенное характерное строение. Оно состоит из ядра с высокой освещенностью и ореола – зоны постепенно уменьшающейся освещенности. В образовании растрового элемента при проекционном растрировании принимает участие еще и интерференция света. На краях растровой решетки свет преломляется, проникает за растровую решетку, и благодаря этому на фотопленке образуется световое пятно, большее по размеру, чем площадь растровой ячейки. При точном определении растрового расстояния за счет интерференции достигается усиление освещенности в центре светового элемента, что приводит к усилению ядра растрового элемента. 47 Оригинал Диафрагма Стеклянный растр Объектив Фотопленка Полученное растровое изображение h Светлая комната Темная комната Рис. 76 Схема установки растрового расстояния h. Если в оригиналодержателе фоторепродукционного аппарата находится полутоновое изображение (оригинал), то в плоскости фотопленки образуется картинка, представляющая собой периодическую структуру переменной освещенности, модулированная оригиналом. Перемещение этой переменной освещенности, возникшей за элементом проекционного растра, в высокоплотные точки с четкими контурами происходит при применении высококонтрастных фототехнических пленок. Они создают либо прозрачные, либо непрозрачные (высокоплотные) элементы изображения. Плавные переходы отсутствуют. Плотность непрозрачных участков превышает D = 3. Растровый позитив, изготовленный с помощью проекционного растра, имеет большой градиент градационной кривой в области более высоких плотностей. Если растровый позитив с правильной градационной передачей перекопируется, то градация растрового негатива не останется линейной. Для получения правильной градационной передачи следует учитывать экспозиционный фактор. Контактный растр – это экспонированные и проявленные фотопленки, несущие периодическую структуру, созданную из элементов переменной плотности. Контактные растры изготавливаются промышленным путем в различных вариантах: с различной формой растровых точек и различной градационной передачей. На рисунке 77 схематически представлены профили распределения оптических плотностей. Они сформированы так, что на растровых позитивах и негативах, изготовленных с использованием различных растров, можно получить различную передачу градаций. С помощью контактных растров можно получать правильную передачу градаций без дополнительных экспонирований. Позитивные и негативные контактные растры применяются для изготовления печатных форм, экспонирование которых производится с позитивных или негативных фотоформ соответственно. Во время экспонирования растры находятся в контакте с фотослоем, укладываются в копировальные рамы эмульсионным слоем к эмульсионному слою засвечиваемой фотопленки. 48 а. Эмульсионный слой контактного растра Позитивный контактный растр Универсальный контактный растр Min пропускание Max пропускание Негативный контактный растр б. Распределение пропускания контактного растра Фотопленка Контактный растр в. Свет Прозрачный оригинал Рис. 77 Схема контактного растра: а – профили плотностей различных контактных растров; б – участки с min и max пропусканием; в – расположение слоев в копировальной раме. Структура контактного растра – однородный рисунок растровых элементов, имеющих переменный профиль с плавно изменяющимся ореолом. Контактные растры имеют различные линиатуры и различные углы наклона рядов растровых элементов. Для растрирования негативов или диапозитивов используют растры с различным строением (профилем) растровых элементов. Техника применения контактных растров одинакова. Существует два способа растрирования при использовании контактных растров: косвенный и прямой. В косвенном способе растрируют преимущественно в контактно-копировальных рамах. Контактный растр размещают между негативом и фотопленкой. В прямом способе контактный растр укладывают на фотопленку, размещенную в вакуумном пленкодержателе фотокамеры. Свет, модулированный оригиналом, проходит через контактный растр и падает на фотопленку, на которой получаются точки различных размеров в зависимости от плотности тех или иных участков оригинала. 49 Контроль качества оттисков. Денситометрия Качество печати в большой мере зависит от подготовки, выполненной на допечатной стадии, способа печати, применяемого оборудования, а также свойств материалов, используемых для изготовления печатной продукции, в первую очередь от характеристик бумаги и красок. Качество конечной печатной продукции зависит и от послепечатной обработки. Качество картографической продукции, содержащей растровое, штриховое, полутоновое изображение и текст одновременно, определяется точностью цвето- и тоновоспроизведения, передачи мелких деталей, а также точностью приводки в многокрасочной печати и свойствами поверхности отпечатанного изображения всего печатного листа. На качество печати влияют различные процессы, факторы и параметры. В допечатных процессах на качество печати влияют факторы: сканирование, цветоделение, растрирование, экспонирование формного материала, калибровка управления цветом; параметры цвета: координаты цвета, оптическая плотность, форма растровой точки, растискивание, красковосприятие, двоение, равномерность распределения краски на поверхности. Эти параметры должны быть определяемыми и измеряемыми. В метрологическом контроле используются соответствующие измерительные приборы. Большинство таких приборов применяется со специальными тест-объектами, полученными на оттиске вместе с основным изображением. Кроме того, качество печати карт контролируется визуально. Для проведения визуального контроля установлены требования к условиям освещения и рассматривания. Только инструментальная оценка обеспечивает объективное и по возможности автоматизированное управление качеством печати. Одним из важнейших параметров качества является цветовоспроизведение. Цвет измеряется для того, чтобы едва заметные различия между оригиналом, пробным оттиском и тиражным оттиском свести к минимуму или обеспечить постоянство качества в пределах всего тиража. Для измерения цвета применяют денситометрические и колориметрические методы и приборы. В то время как колориметрические измерения базируются на учете зрительного восприятия, денситометрические измерения основаны на оценке толщины красочного слоя, а обработка измеренных значений согласуется со зрительной чувствительностью по светлоте и насыщенности. Измерение оптической плотности широко распространено, для этой цели существуют надежные измерительные приборы. Не только подача краски и приводка определяют качество печатного изображения. Изображения могут сами по себе оказаться насыщены мелкими деталями. Снижают качество и дефекты изображения, связанные с бумагой и возникающие в ходе печатного процесса, которые не отражаются в измерительных элементах. Такими дефектами могут быть царапины, налипшие частицы краски на офсетном полотне (марашки). Для контроля качества таких дефектов применяют инструменты визуального контроля (видеолупа, считыватель приводочных крестов и т.д.). В многокрасочных машинах краскоподача в каждой печатной секции должна контролироваться и регулироваться отдельно. В растровом изображе50 нии имеет место наложение нескольких красок, поэтому визуальная и инструментальная оценки отдельных красок на самой репродукции достаточно сложны. На сигнал, измеряемый одной краски, влияют другие цвета, а это ограничивает точность измерений. Чтобы исключить возможность искажения цвета при печатании тиража, необходимо контролировать оптическую плотность участков оттиска при помощи ручного спектроденситометра отражения или спектрофотометра (рис.79). Для проведения таких измерений, кроме основного изображения, на обрезном поле печатают цветные шкалы. Их измерительные поля соответствуют определенным краскам (рис.78). Ширина красочной зоны Рис. 78 Контрольная шкала печатного процесса с полями для измерения цвета Такие контрольные шкалы наносятся по ширине всего печатного листа, при этом отдельные поля располагаются так, что соответствуют зонам подачи краски. Это обеспечивает возможность целенаправленного управления ее подачей.Оптическая плотность D определяется логарифмическим соотношением: D = log 1 / β = log I0/I , где β – коэффициент отражения, I – интенсивность света, отраженного от красочного слоя, I0 – отражение света от участка незапечатанного краской. Коэффициент отражения β равен отношению интенсивности света I, отраженного от красочного слоя, к отражению I0 от участка незапечатанной бумаги. С увеличением красочного слоя коэффициент отражения β уменьшается. Для получения данных измерений пропорциональные измерению толщины красочного слоя, при расчете оптической плотности сначала находят обратную величину 1/β , а затем вычисляют ее логарифм. Как известно, отрицательный логарифм отражения (пропускания) моделирует нелинейность зрительного восприятия. а. б. Рис.79 Ручные приборы для измерения цвета: а – спектрофотометр SPM 100, б – спектроденситометр 938. 51 Перед началом работы прибор калибруют по подложке для установки для установки нулевого значения плотности. Для измерений на оттисках, выполненных различными красками, на пути хода лучей от данного источника света в денситометре устанавливают светофильтры. Цветные фильтры согласованы со спектральными характеристиками триадных красок. Денситометры также используют для измерения спектральной плотности. Растровые величины Достоверная цветопередача растрового изображения очень критична к изменению размера растровых точек, поскольку эти отклонения приводят к сдвигам в тоно- и цветопередаче. Имеется множество факторов, которые оказывают влияние на градационную передачу при растрировании, и поэтому они должны контролироваться в целях стандартизации. В репродукционном процессе самой простой контролируемой величиной градационной передачи является относительная площадь растровых точек. Эта величина измеряется денситометром. Относительная площадь растровой точки φi определяется по Нойгебауэру по формуле: φi = (1 – βрастрового изображения)/(1 - βплашки), где β – относительный коэффициент отражения, 1-β – коэффициент поглощения света. Градация выражается через растровые величины, которые определяются посредством измерения светового потока, отраженного от измеряемого поля растровой шкалы, с последующим пересчетом в размеры растровых точек, выраженных в процентах по отношению к элементарной растровой площадке. В печатном процессе для определения эффективных площадей растровых точек необходимо измерение растровой оптической плотности и плотности сплошных участков отраженного света денситометром. Денситометрические измерения основаны на оценке толщины красочного слоя, а обработка измеренных значений согласуется с чувствительностью по светлоте и насыщенности. Измерение оптической плотности широко распространено. Для этой цели существуют надежные приборы, например денситометр. Им определяют не только оптические плотности, но и параметры растровой печати: растискивание и относительный контраст печати. Посредством таких измерений можно определить красковосприятие (захват) краски материалом, что имеет большое значение в технологии многокрасочной печати. При оценке репродукционного процесса с учетом свойств используемых материалов относительная площадь растровых элементов оттиска становится важнейшей измеряемой величиной и основной количественной характеристикой. При оценке репродукционного процесса с учетом свойств используемых материалов относительная площадь растровых элементов оттиска становится важнейшей измеряемой величиной и основной количественной характеристи52 кой. При растискивании происходит увеличение растровых точек (Z). Данную величину рассчитывают из относительной площади растровых точек на фотоформе (Fф)и их конечной относительной площади на оттиске (Fо), полученной на запечатываемом материале после печати: Z (%) = Fo (%) - Fф (%). На цветных контрольных шкалах (рис.75) относительная площадь точки, например, голубой краски 70%. Посредством измерений плотностей плашки и тоновой шкалы с относительной площадью растровой точки получается 75%. Таким образом, прирост относительной площади точки к известному ее размеру (70%) на фотоформе составляет 5%. Приращение обычно положительно, т.к. резиновое полотно офсетного цилиндра увеличивает точку при ее передаче на бумагу. Предполагается, что относительная площадь при переходе от фотоформы к печатной форме изменяется незначительно. Это зависит от того, изготавливается печатная форма позитивным или негативным копированием. Изменение градации, происходящее в печатном процессе, должно быть учтено при цветоделении и изготовлении фотоформ. Другие параметры качества печати могут быть также получены посредством денситометрических измерений. В особенности это относится к краскопереносу для растровых и плашечных красочных полей (относительный контраст), а также наложению красок плашечных полей одна на другую. Относительный контраст печати (К) рассчитывается по значениям оптических плотностей заливки (DЗ) и растрового поля (DР). Значение DР измеряется предпочтительно на уровне ¾ растровой шкалы, например, на 70% поле (рис.75): К = D3- DP / D3 ·100%. Красковосприятие рассчитывается по оптическим плотностям плашечных полей при их одно-, двух- и трехкрасочных наложениях с учетом их последовательности. Величины красковосприятия показывают сколько процентов одной краски переходит на другую. Для сравнения используются однокрасочные поля, восприятие которых принимается за 100%. При наложении двух красок красковосприятие вычисляется по формуле: F2,1 = D1+2 – D1/ D2100%, где F2,1- красковосприятие при наложении в печати двух красок, D1+2 - оптическая плотность двухкрасочного наложения, D1 - оптическая плотность первой краски, D2 – оптическая плотность второй краски, нанесенной поверх первой. Значения всех оптических плотностей измеряют за светофильтром последней краски. 53
