Моделирование процесса растискивания растровых точек

УДК 519.72

Медяк Д. М., старший преподаватель МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСТИСКИВАНИЯ РАСТРОВЫХ ТОЧЕК

In article the integration into the generalized model of mechanical and optical models of processes spread raster points at the press is considered. Process of spread modeling on newspaper, uncoated and coated paper is executed. Dependences of spread from a kind of a printing paper and a raster lineature are investigated. Comparison of the received values to standard indicators is executed.

Введение. Растаскивание растровых точек — это дефект печатного процесса, который обусловлен различными факторами печати и практически не поддается прогнозированию. Заключается этот дефект в увеличении размера растровых точек и искажении, как следствие, полутонового изображения.

Причины, вызывающие растаскивание могут быть различны: настройка печатного оборудования, вязкость краски, структура поверхности бумаги и другие.

Как известно, растаскивание включает в себя две составляющие: механическую и оптическую. Результаты моделирования процесса механического растаскивания и расчеты, выполненные на базе данной модели, приведены в работе [1]. Моделирование оптического растаскивания растровых точек и исследование этого процесса с помощью полученной модели представлено в работе [2]. Целью последующего моделирования явилось объединение двух моделей, полученных ранее, для создания общей модели, которая будет описывать полностью процесс растаскивания растровых точек. Для этого были проанализированы обе модели на предмет их взаимной интеграции.

Процессы механического и оптического растаскивания на практике не разделяются; как только краска попадает на бумагу механическая и оптическая составляющие начинают «существовать» параллельно. Однако для моделирования было принято, что процесс механического растаскивания первичен по отношению к процессу оптического растаскивания. Вначале моделируется растекание краски на бумаге, а затем — оптические эффекты на получившемся красочном слое.

Основная часть. В работе [1] представлен процесс механического растаскивания растровой точки в технологии офсетной печати и предложена принципиальная структурная схема процесса механического растаскивания. Согласно данной схеме процесс включает в себя три фазы. Под воздействием давления в печатной паре краска, попавшая на запечатываемую поверхность, растекается в щелевом зазоре между офсетным полотном и поверхностью запечатываемого материала. Радиус растекания обуславливают вязкость краски, структура поверхности бумаги и давление в зоне печати. Вторая фаза процесса связана с впитыванием

излишка краски в толщу бумажного листа, причем наибольшее количество краски впитывается непосредственно под растровой точкой. Третья фаза связана с процессом насыщения пор бумаги краской и затеканием излишка краски за края растровой точки. При этом в модели принимается в качестве постоянной технологически необходимая толщина красочного слоя для создания требуемой оптической плотности на оттиске.

Анализ фаз рассмотренного процесса позволяет отметить, что увеличение радиуса растровых точек предполагается в первой и третьей фазах, во второй фазе учитывается только проникновение краски вглубь бумаги, что не сказывается на физическом увеличении точек, таким образом, вклад в суммарное растаскивание отсутствует. Кроме того, с технологической точки зрения вторая и третья фазы являются нежелательными и недопустимыми. При излишнем проникновении краски в бумагу может возникнуть такой дефект, как перетаскивание краски на обратную сторону оттиска, что приведет к браку печатной продукции. Поэтому в обобщенную модель следует включить только первую фазу процесса механического растаскивания.

Для данной фазы ширина ореола растаскивания за время печатного контакта хр составит [1]

х = p

t„

где Кп — коэффициент проницаемости пористой среды (бумаги); Р0 — давление в зоне печатного контакта; ^ — динамическая вязкость краски; ^конт — время печатного контакта.

В работе [2] представлены различные модели процесса оптического растаскивания. Три первых варианта рассматривают растаскивание как результат образования тени вокруг растровой точки. В четвертом варианте учитывается поглощение части излучения, попавшего на бумагу и прошедшего внутрь на некоторую толщину, красочным слоем. Значения, полученные при расчетах по этой модели, являются наиболее достоверными, поэтому именно этот вариант будет включен в обобщенную модель растаскивания растровых точек. Увеличение размера растровой точки со стороны падения излучения хт в данном варианте оптического растаскивания определяется по формуле [2]

н

в

V

ОСА

л

А

г

Рис. 1. Принципиальная схема растаскивания растровой точки

АЗ1, доли

1,0-

0,8

к0

0,6

к

0,4

0,2

0,0

Растаскивание: —— механическое - итоговое

5", доли

0,0 0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Рис. 2. Вклад каждой составляющей в результирующее растаскивание растровых точек на газетной бумаге

х„ =

(К + К )(в - г) н + к + 2К ''

где Ит — толщина красочного слоя; к5 — глубина проникновения света в толщу листа; В — расстояние от растровой точки до источника освещения в измерительном приборе; г — радиус растровой точки; Н — высота расположения источника освещения в измерительном приборе.

Таким образом, обобщенная модель растаскивания включает в себя: во-первых, растекание краски по поверхности бумаги и, возможно, впитывание некоторого количества (механическая составляющая); во-вторых, поглощение части излучения, попавшего на бумагу в области вокруг растровой точки. Структурная схема обобщенного процесса растаскивания представлена на рис. 1. Итоговая расчетная формула представляет собой результат подстановки (1) в (2). Вместо радиуса растровой точки г в выражении (2) участвует радиус точки с учетом ширины ореола растаскивания.

Д5, доли

1,0-| 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

Растаскивание: —— механическое итоговое

5, доли

Соответственно величина растаскивания Д5 определяется по формуле [2]

А5 =

1

-1.

Входными данными для моделирования процесса растаскивания являются следующие свойства бумаги: фрактальная размерность поверхности, толщина листа, средняя высота микронеровностей поверхности (стандартный показатель шероховатости Яа [3]). Показатели процесса печати (толщина щелевого зазора, давление печати, время контакта, вязкость краски и другие) были установлены равными среднепроизводственным показателям, но можно использовать значения конкретного печатного процесса.

Экспериментальные значения параметров для различных видов бумаги позволили исследовать зависимость растаскивания от величины растровой точки 5, вклад механической и оптической составляющей в итоговый процесс растаскивания (рис. 2-4).

А5, доли

1,0-1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

Растаскивание: —— механическое - итоговое

5, доли

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Рис. 3. Вклад каждой составляющей в результирующее растаскивание растровых точек на офсетной

Рис. 4. Вклад каждой составляющей в результирующее растаскивание растровых точек на мелованной

к

х

2

X

X

р

г

Анализируя рис. 2-4, где представлены зависимости для относительного растаскивания, можно сказать следующее. При печати на газетной бумаге соотношение вкладов механической и оптической составляющих в итоговое растаскивание практически одинаково. Например, 50%-ная растровая точка за счет механической составляющей увеличивается на 10% до размера 60%, за счет оптической составляющей — до 70%. Объяснить данный факт можно тем, что газетная бумага имеет наиболее развитую структуру поверхности по сравнению с другими видами бумаги и, кроме того, обладает очень хорошими впитывающими свойствами. Поэтому получается, что механическое растекание краски ограничено в некоторой степени впитывающей способностью бумаги, однако высокая шероховатость поверхности газетной бумаги обеспечивает лучшее поглощение падающего света по краям растровой точки. Суммарное растаскивание для газетной бумаги довольно значительно и составляет 20% (абсолютная величина растаскивания). В программах, выполняющих цветоделение и позволяющих настраивать увеличение растровой точки (например, пакет Adobe Photoshop) для газетной бумаги закладывается растаскивание точки 50% до точки размером 80%.

При печати на офсетной бумаге (рис. 3) вклад механической составляющей существенен по сравнению с оптической частью. Растровая точка 50%-ная благодаря растеканию краски увеличивает свой размер на 11-12%, достигая размера 62%. Последующее поглощение света ореолом точки увеличивает ее размер до 65%. Таким образом, суммарное увеличение составляет порядка 15%. Стандартная величина 50%-ной растровой точки, закладываемая в программы цветоделения, для офсетной бумаги составляет также 15%.

Моделирование растаскивания на мелованной бумаге (рис. 4) демонстрирует незначи-

AS, доли

Рис. 5. Зависимость растаскивания от вида используемой бумаги при 100 1р1

тельный вклад оптической составляющей в суммарный процесс растаскивания. Механическая часть составляет 13% для 50%-ной точки, в результате оптического растаскивания точка увеличивается еще на 1,5%, достигая размера 64,5%. Следует отметить, что механическое растекание краски на гладкой мелованной бумаге немного больше, чем на газетной бумаге, однако за счет оптической составляющей суммарное растаскивание на мелованной бумаге гораздо меньше. Объяснить данный факт можно хорошей отражательной способностью и низкой шероховатостью мелованного покрытия. Стандартная величина растаскивания на мелованной бумаге закладывается в зависимости от вида печатного оборудования: 8% для листовой печати, 20% для рулонной печати.

На рис. 5 представлены функциональные зависимости растаскивания для трех основных видов печатной бумаги. Расположение кривых показывает, что растаскивание на газетной бумаге имеет большую величину, чем на офсетной и мелованной бумаге. Растаскивание на офсетной и мелованной бумаге при данных настройках модели различается незначительно, хотя в стандартных настройках различие составляет 5-7%.

Рис. 6 иллюстрирует зависимость растаскивания от значения используемой линиатуры. Исходя из расположения кривых, можно сделать вывод о том, что с ростом значения линиатуры растет и значение растаскивания. Данный факт согласуется с результатами, изложенными в [4], и практическими исследованиями, которые доказывают, что чем меньше размер точек, тем больше растаскивание при их воспроизведении. Однако следует отметить, что увеличение растаскивания при уменьшении размера точки не нашло отражения в модели растаскивания [4]. Согласно [4], максимум растаскивания приходится на 50%-ную растровую точку. В предлагаемой модели растаскивания растровых точек максимум лежит в области высоких светов.

AS, доли

Рис. 6. Зависимость растаскивания от значения используемой линиатуры на офсетной бумаге

При увеличении значения линиатуры от 65 до 90 1р1 растаскивание для 50%-ной точки возрастает, размер становится равным от 60 до 64%, дальнейшее увеличение линиатуры до 133 1р1 приведет к воспроизведению 50%-ной точки 70%-ной растровой точкой.

На рис. 7 приведены зависимости абсолютного значения растаскивания £абС от относительного размера растровых точек. Если известен размер точки, по графику можно определить, точки какого размера будут получены на оттиске. Характер зависимостей показывает, что растровые точки всего тонового диапазона подвержены растаскиванию, причем в глубоких тенях это приводит к тому, что, начиная с 80%-ной точки, на оттиске будет практически сплошной красочный слой. На газетной бумаге растаскивание больше, чем на офсетной и мелованной бумаге.

Заключение. Из проделанной работы можно сделать следующие выводы. На базе двух моделей, описывающих процессы механического и оптического растаскивания, была построена модель, объединившая их и представившая весь процесс растаскивания в целом. С помощью параметров реального процесса печати и расходных печатных материалов был получен ряд зависимостей, характеризующих вклад каждой составляющей в общий процесс растаскивания, увеличение растровых точек на различных видах бумаги и при использовании различных значений линиатуры. Полученные значения были оценены с помощью стандартных показателей растаскивания, которые закладываются в программы цветоделения.

Таким образом, полученная в данной работе модель может быть использована на практике для прогноза растаскивания растровых точек, что позволит внести соответствующую корректировку на допечатных стадиях производства и

Рис. 7. Зависимость абсолютного значения растаскивания от размера растровых точек

избежать дополнительных затрат времени на наладку процесса печати, позволит выполнять цветоделение без характеристик реального печатного оборудования.

Литература

1. Кулак, М. И. Закономерности влияния давления печатного контакта на изменение размера растровых точек / М. И. Кулак, Д. М. Медяк, О. П. Старченко // Весщ HAH Беларуси Сер. ф1з.-тэхн. навук. - 2007. - № 1. - С. 61-67.

2. Медяк, Д. М. Структурная модель оптического растаскивания растровых точек / Д. М. Медяк // Труды БГТУ. Сер. IX, Издат. дело и полиграфия. - 2008. - Вып. XVI. - С. 2225.

3. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения: ГОСТ 2789-73. -М.: Изд-во стандартов, 1985. - 10 с.

4. Раскин, А. Н. Технология печатных процессов / А. Н. Раскин, И. В. Ромейков, Н. Д. Бирюкова. - М.: Книга, 1989. - 432 с.

Поступила 04.12.2008.