Обзор и применение методов оценки интегральных показателей качества офсетных печатных форм

УДК 681.6.004.9

ОБЗОР И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ОФСЕТНЫХ ПЕЧАТНЫХ ФОРМ

Д.Саек, О.А. Карташева, Ю.С. Андреев

Рассмотрены методы оценки интегральных показателей качества офсетных печатных форм как основы определения области использования конкретного типа формных пластин и выбора и контроля режимов изготовления печатных форм. Представлены методика оценки и результаты исследования интегральных показателей офсетных печатных форм с применением ФПМ системы «формовыводное устройство - формная пластина».

Ключевые слова:офсетная печатная форма, интегральные показатели качества, функция передачи модуляции.

В настоящее время для изготовления офсетных печатных форм используются разнообразные формные технологии, требующие применения различных формных пластин и формовыводного оборудования. Это усложняет выбор, стоящий перед технологом или организатором производства, который позволил бы учестьвсе аспекты их применения для выпуска конкретной печатной продукции.

Для оптимального выбора необходимо знать и учитывать свойства, определяющие возможности формных пластин и качество изготовленных на них печатных форм. Для этого требуются методы, учитывающие не только свойства самих формных пластин, но и их технологические возможности в совокупности с используемым для изготовления печатных форм формовыводным оборудованием. Эти свойства можно назвать интегральными, так как они оценивают качество печатных форм по целому ряду параметров. К ним следует отнести: градацию изображения и его диапазон, графическую точность воспроизведения негативного и позитивного изображений, размеры минимально воспроизводимых штрихов и просветов, в том числе различно ориентированных относительно направления записи и т.д.

В современных аналоговых и цифровых способах записи печатных форм различными фирмами-производителями формных пластин и формовыводного оборудования предлагаются тест-объекты. Следует заметить, что обычно фирмы, разрабатывающие формные технологии, для оценки собственных систем применяют свои методы и создают тест-объекты, включающие набор элементов, которые позволяют определять либо многие из свойств, либо часть из них. Все это создает определенные трудности при оценке формных технологий и возможное несоответствиеи в ряде случаев неприятие результатов такой оценки, если формные пластины и фор-мовыводное оборудование, разработанные одними фирмами, оцениваются по методикам других фирм.

Целью работы является аналитический обзор методов оценки интегральных показателей офсетных печатных форм и разработка единой методики, основанной на фундаментальных свойствах систем воспроизведения.

Аналитическая часть. Качество офсетных печатных форм оценивается с помощью ряда репродукционно-графических показателей.Кним относятся разрешающая, выделяющая способности и градационная передача растрового изображения [1]. Эти показатели характеризуют качество печатных форм и позволяют оценивать совокупность их технологических возможностей по воспроизведению растрового изображения и штриховых деталей, в том числе шрифта.

Показатели качества необходимы для определения области использования конкретного типа формных пластин для выпуска печатной продукции, при разработке или совершенствовании формных пластин и при подборе режимов изготовления печатных форм на формных пластинах и последующим контроле этих режимов.

Показатели печатных форм определяются с помощью тест-объектов. Тест-объекты находят применение в аналоговых и цифровых технологиях формных процессов. В широко применяемых цифровыхтех-нологиях поэлементной записи офсетных печатных форм тест-объекты представлены в цифровом виде и являются средством для визуального и инструментального контроля.Они содержат ряд фрагментов различного целевого назначения:

- фрагмент с постоянной информацией о самом тест-объекте и переменной информацией с текущими данными о конкретных режимах записи;

- фрагменты, содержащие различные периодические структуры (одномерные и двухмерные) для визуального контроля воспроизведения мелких элементов изображения, необходимые для настройки устройства;

- фрагменты, позволяющие оценивать предельные возможности системы «формовыводное устройство -формная пластина», включающие штрихи различных размеров и ориентации, растровые поля для оценки градационной передачи или интервала градаций.

Широко применяется в формных процессах плоской офсетной печати тест-объект Ugra-Fogra Digita lPlate Control Wedge (рис.1).

Подобные тест-объекты разработаны и основными фирмами-производителями формовыводных устройств, например, фирмами Ag-fa,Creo, Kodak и др. для использования их при контроле записи в формо-выводных устройствах этих фирм. Они адаптированы под определенный тип формных пластин. На рис. 2 представлены тест-объекты этих фирм.

357

3 4

; DIGITAL PLATE WEDGE V2.4 EPS Black

_

Рис.1. Строение тест-объекта Ugra-Fogra Digital PCW: 1 - информационный фрагмент, 2 - фрагмент для настройки устройстваи контроляразрешениязаписи, 3 - фрагмент для контроля воспроизведения штриховых деталей, 4 - фрагмент для визуального контроля экспозиции; 5 - фрагмент для контроля экспозиции; 6 - фрагмент для контроля воспроизведения градаций тонов

изображения

1

2

5

6

Resolution: 2400 dpi

Kodak Plate Control Strip v4.0.1

Interpreter: Kodak Prinsrgy Normalizer

; Requested Screening Calibrated and screened per job settings ; Reference Screening 131 Ipi, uncalibrated

90% 95%

в

Рис. 2.Строение тест-объектов: а - Agfa Digital Control Wedge; б - Сгео Image Control Strip; в - Kodak Plate Control Strip

Комплекты фрагментов различных тест-объектов, предназначенные для оценки показателей печатных форм, часто отличаются друг от друга. Так, тест-объект фирмы Agfa позволяет определить только интервал градаций, а тест-объект фирм Creo, как и тест-объект Ugra-Fogra, -относительные площади растровых точек для растровых структур различной формы, включая структуру для стохастического растрирования (тест-объект фирмы Creo). Для оценки воспроизведения штриховых деталей, все описанные тест-объекты содержат пиксельное представление и состоят из штрихов размером от одного до четырех пикселей, поэтому и размеры для различного разрешения записи изменяются и, следовательно, оценивают совокупность свойств печатной формы и системы записи.

Таким образом, приведенные тест-объекты содержат штриховые детали (в ряде случаев и шрифт) и растровые поля. По ним оценивают размеры минимально воспроизводимого шрифта и штриховых деталей. По измерениям относительных площадей растровых точек S отн. или во всем интервале градаций, либо в светах и тенях изображения возможно построить градационные характеристики (ГХ) или определить интервал воспроизводимых градаций.

Следует отметить многообразие тест-объектов и характерные для каждого производителя подходы к набору однотипных фрагментов. Поэтому оценка показателей печатных форм, изготовленных на одних и тех же типах формных пластин, но на различных формовыводных устройствах, оснащенных тест-объектами различного типа, затрудняет анализ ис-равнение этих показателей.

Неопределенность при оценке перечисленных выше показателей не дает полного представления о качестве воспроизведения деталей изображения различных размеров, а это важно и крайне необходимо для выбора-формных пластин при решении конкретных задач полиграфического воспроизведения независимо от типа используемого формовыводного устройства. Поэтому требуется универсальная характеристика, определяющая воспроизведение деталей мелких размеров. Такой характеристикой может быть функция передачи модуляции - ФПМ [2]. Она характеризует зависимость воспроизведенного сигнала от его частоты и в скрытом виде содержит характеристику воспроизведения деталей различных размеров и, следовательно, является основой тех показателей, которые оцениваются с помощью тест-объектов.

При оценке ФПМ для формных пластин существенным является вопрос о методе ее определения. Использовать для определения ФПМ стандартный метод [2] невозможно из-за наличия непрозрачной подложки формной пластины.Удовлетворяет требованиямметод [3], основанный на построении краевой функции. Краевая функция оценивается измерением изменения размеров воспроизводимых деталей изображения линейчатой структуры с изменением экспозиции. Затем краевая функция пересчитыва-ется в ФПМ по известным соотношениям [2].

Экспериментальные результаты.ФПМ для оценки показателей качества офсетных формных пластин первоначально была предложена для светочувствительных пластин с копировальными слоями[3]. Этот показатель применялся для сравнения различных типов формных пластин [4-6]. Позже ФПМ стала использоваться не только для сравнения светочувствительных формных пластин, используемых в аналоговых, а затеми цифровых технологиях формных процессов [7-8], но также для оценк и качества воспроизведения штриховых деталей [9] в системе «формовыводное устройство - формная пластина». Эти исследования показали, что результаты оценки ФПМ и результаты, полученные с применением тест-объектов, практически одинаковы [9]. Они характеризуют полученные закономерности при воспроизведении на печатной форме штриховых и растровых изображений с элементами различных размеров. Поэтому ФПМ может использоваться как общий показатель для сравнения всех формных пластин и систем для записи печатных форм. Этот показатель в полной мере можно отнести к интегральным, поскольку он характеризует воспроизведение деталей изображения не только минимальных размеров, но и других размеров из заданного диапазона пространственных частот.

359

Обычно ФПМ связывают с рассеянием излучения. Однако, в формных процессах в настоящее время широко применяются термочувствительные формные пластины. Поэтому целесообразно оценить, в какой мере ФПМ может быть применима и в этом случае. Можно предположить, что размытие деталей изображения, возникающее за счет распределения тепла по ее подложке можно также оценить с помощью ФПМ. Известно, что в термочувствительных слоях размытие деталей изображения под действием ИК-излучения возникает из-за нагревания приемного слоя формной пластины вокруг зоны локального воздействия лазерного излучения. В результате процессы, приводящие к формированию деталей изображения, протекают на большем по площади участке, что и сопровождается изменением размеров этих деталей по сравнению с их номинальными размерами. Поэтому оценку ФПМ термочувствительной формной пластины в системе записи изображения можно проводить аналогично определению ФПМ в системе «формовыводное устройство - формная пластина». Это осуществлено в работе [10], в которой определяется ФПМ системы цифровой записи на термочувствительную формную пластину ЕидЕйтЬН-РСЕ. На рис. 3, взятом из цитируемой работы, представлены ФПМ, полученные путем оценки воспроизведения деталей изображения, ориентированных при записи в формовыводном устройстве по направлению записи (строчная развертка) и перпендикулярно ему (кадровая развертка). %

1,0 0.9 0.8 0.7 0.6 0,5 0.4 0.3 0,2 0.1

Рис. 3. ФПМ системы «формовыводное устройство - формная пластина»: 1 - по направлению записи; 2 - перпендикулярно

направлению записи

360

Результаты показывают, что детали размером более 20 мкм (пространственная частота линейчатой структуры v равна 25 мм-1), лучше воспроизводятся, если они расположены по направлению записи. Это следует из более высоких значений v для кривой 1 в диапазоне частот до 25 мм-1. Детали меньших размеров вплоть до размера в 5 мкм (пространственная частота vравна 100 мм-1) воспроизводятся лучше, наоборот, когда они ориентированы перпендикулярно направлению записи - кривая 2 выше кривой 1. Полученные результаты очевидно связаны не только со свойствами используемой формной пластины, но и с особенностями формирования изображения на применяемом для записи формовыводном устройстве фирмы Creo марки Trendsetter 800 Quantum при позитивной записи с разрешением 2540 dpi. Поэтому в продолжение исследований [11] на печатной форме, полученной на том же формовыводном устройстве и на той же формной пластине, было оценено воспроизведение штриховых деталей минимальных размеров. Режимы записи: скорость вращения барабана в формовыводном устройстве и плотность энергии, получаемой приемным слоем формной пластины, были подобраны при тестировании используемой формной пластины. Оценивалось воспроизведение штриховых деталей различных размеров. На рис. 4 представлены микрофотографии штриховых деталей (штрихов и просветов) размером 10 мкм, различно ориентированных при записи.

Рис. 4. Микрофотографии штриховых деталей размером 10 мкм:

а - штрихи, б - просветы: 1 - по направлению записи

Неопределенность формы штрихов, размытие их кра-ев,прерывистость самой детали влияют на величину искаженийи усложняют их оценку. Однако результаты оценки усредненных размеров штриховых деталей различных размеров показывают, что штрихи, расположенные при записи в двух взаимно перпендикулярных направлени-ях,воспроизводятся с различными искажениями. Штрихи размером больше 15 мкм, если они ориентированы по направлению записи, воспроизводятся с меньшими искажениями, чем в случае их расположения при записи перпендикулярно направлению записи. Штрихи размером 10 мкм и меньше воспроизводятся с меньшими искажениями при их ориентации перпендикулярно направлению записи. Причиной зависимости качества воспроизведения в изображении деталей различных размеров от их ориентации при записи, возможно, является не только их размер, но и конфигурация сформированной зоны воздействия излученияи характер распространения плотности энергии в дискретном элементе при кадровой и строчной развертке [12, 13]. Это подтверждают результаты, полученные путем определения ФПМ. Таким образом, ФПМ может характеризовать воспроизведение деталей изображения и на термочувствительных формных пласти-нах.Значимым является и факт проведения коррекции зоны размытия, если она осуществляется фирмой при разработке формовыводного устройства для формных пластин собственного производства.Использование для записи формных пластин другого типа и/или с другим принципом формирования печатающих элементов, по-видимому, требует изменения величины требуемой при записи плотности энергии или другой коррекции зоны размытия. В этом смысле целесообразным для производителей формовыводного оборудования является использование для записи печатных форм того типа формных пластин, для которых была проведена коррекция зоны воздействия излучения. Это позволит учесть характер формирования зоны размытия в слоях различного типа. Если в формовыводном устройстве не предусмотрена возможность коррекции в процессе записи, то выбор режимов записи должен осуществляться для каждой марки формной пластины, а также необходимо учитывать принцип формирования изображения на формной пластине. Незаменимым методом оценки показателей печатных форм в этом случае и является такой интегральный показатель, как ФПМ, позволяющий осуществлять выбор формовыводного оборудования, сочетая его с конкретным типом формных пластин.

Заключение. Представленная в работе методика оценки интегральных показателей качества офсетных печатных форм является базовой и основана на определении ФПМ системы «формовыводное устройство -формная пластина».

Применение такой методики показывает возможность единого подхода к оценке качества печатных форм и позволяет решать конкретные задачи выбора формных пластин для записи на том или ином формовывод-ном устройстве, не допуская различий между реальными возможностями

формных пластин и их уровнем, достигнутом в условиях практического использования. Это связано с тем, что в ряде случаев заявленные производителем технологические возможности формных пластин не соответствуют их показателям качества по воспроизведению растровых и штриховых изображений. Причиной этого является тот факт, что подбор режимов записи на формную пластину осуществляется, как это рекомендует их производитель, ориентируясь в основном на ее чувствительность. При использовании чувствительности в качестве основного критерия определения оптимальных режимов записи не принимаются во внимание особенности воспроизведения различных по размеру элементов изображения.

Применение метода оценки интегральных показателей офсетных печатных форм сочетает в себе определение ФПМ путем построения краевой функции при изменении экспозиции и позволяет использовать ее для оценки качества печатных форм, записанных при различной мощности записывающей головки формовыводного устройства или скорости вращения барабана при записи. При необходимости она может быть дополнена оценкой показателей печатных форм с помощью тест-объектов.

Список литературы

1. Полянский Н.Н., Карташева О.А., Надирова Е.Б. Технология формных процессов: учебник для вузов / под ред. Н.Н. Полянского; М-во образования и науки РФ; Федеральное агентство по образованию. М.: МГУП, 2007. 366 с.

2. Фризер Х. Фотографическая регистрация информации. М.: Мир, 1978. 670 с.

3. Метод определения функции передачи модуляции монометаллических формных пластин, его возможности и применение / О. А. Карташева, Ю.С. Андреев, Е.А. Анисимова, С.Е. Човган // Материалы Юбилей на-уч-техн. конф. «70 лет МПИ-МГАП-МГУП». 2000. № 1. С. 78-80.

4. Андреев Ю.С., Карташева О. А. Определение качества монометаллических печатных форм // Полиграфия. 1998. № 2.С.54.

5. Андреев Ю.С., Карташева О. А., Бертова М.Н. К вопросу о выборе монометаллических формных пластин с копировальными слоями // Вестник МГУП. 2006. № 1. С.7-9.

6. Карташева О. А., Андреев Ю.С. Сравнительный анализ различных типов монометаллических формных пластин // Технология и исследования полиграфических процессов. 2001. № 48. С.48-50.

7. Карташева О.А.,Саек Д. Сравнительная оценка светочувствительных офсетных формных пластин на основе анализа их показателей // Innovations of publishing, printing and multimedia technologies' 2017. Kaunas, 2017. С. 56-61.

8. Карташева О.А. Офсетные формные пластины для цифровых технологий и их возможности в условиях реального использования // Вестник МГУП. 2010.№ 6, С. 145-150.

9. Сравнительная оценка воспроизведения штриховых деталей изображения на светочувствительных формных пластинах / О. А. Карташева, Е.М. Лемко, Т.В. Газина, Е.Ю. Никулина // Вестник МГУП. 2009. № 3. С. 159-161.

10. Арутюнова С. А., Карташева О. А., Саек Д. Оценка функции передачи модуляции системы цифровой записи офсетных печатных форм // Innovations of publishing, printing and multimedia technologies' 2009. Kaunas, 2009. С. 14-18.

11. Влияние режимов записи на качество изображения в цифровой термальной технологии изготовления офсетных печатных форм / С.А. Арутюнова, Г. А. Еримеев, О. А. Карташева, М.В. Кондрашова, Д. Саек // Вестник МГУП. 2009. № 8. С. 92-97.

12. Севрюгин В.Р. Система структурометрии процесса поэлементной записи. Пространственные характеристики воспроизведения // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2012. № 4. С. 46-59.

13. Севрюгин В.Р. Краевые функции процессов поэлементной записи // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2012. №5. С. 44-58.

Саек Дайва, лектор, зав. каф., daiva. sajek@go. kauko. lt, Литва, Каунас, Каунасская коллегия,

Карташева Ольга Алексеевна, канд. техн. наук, доц., okartasheva@bk.ru, Россия, Москва, Высшая школа печати и медиа индустрии Московского политехнического университета,

Андреев Юрий Сергеевич, д-р техн. наук, проф., andreev.yury.samail.ru., Россия Москва, Высшая школа печати и медиа индустрии Московского политехнического университета

THE OVERVIEW AND APPLICATION OF INTEGRAL QUALITY PARAMETRES

OF OFFSET PRINTING PLATES

D.Sajek, O.A. Kartasheva, Y.S. Andreev

The article presents evaluation methods of the integral quality parameters of offset printing plates as a basis to determine area of technical settings to produce particular printing forms and their application. The article provides evaluation methodology and outcomes of the research of the integral quality parameters of offset printing forms applying FMT (function of modulation transfer) at the system "platesetter - printing form ".

Key words: offset printing form, integral parameters, function of modulation transfer.

364

Sajek Daiva, lecturer, Head of department, daiva. sajekago. kauko. It, Lithuania, Kaunas, Kauno kolegija,

Kartasheva Olga Alexeevna, candidate of technical sciences, docent, okartashe-va@bk.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University, Higher school of Printing and Media industry,

Andreev Yury Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, an-dreev. yury. samail. ru., Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University, Higher school of Printing and Media industry

УДК 621.396

ОЦЕНКА ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩЕГО МОДУЛЯ АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

А.В. Бабайцев, Д. Л. Венценосцев, Л.Н. Рабинский, В.П. Радченко

Рассматриваются тепловые режимы элементов электронной аппаратуры активной фазированной антенной решетки (АФАР), а именно приемопередающего модуля (ППМ), основными тепловыделяющими элементами которого являются выходные усилители мощности (ВУМ) и вторичные источники питания (ВИП). Для данных элементов производится тепловой расчет при экстремальных условиях эксплуатации для температуры окружающей среды +50 и -50 °С. Для повышенной температуры рассматривались два варианта конструктивного исполнения ВУМ ППМ и по итогам расчета выбран наилучший.Для повышенной температуры окружающей среды проводился аналитический расчет и численный, методом конечных элементов. Для пониженной температуры окружающей среды проводился расчет только методом конечных элементов. Предварительно были получены все необходимые данные для моделирования условий работы ППМ при экстремальных условиях эксплуатации. Для основных тепловыделяющих элементов был произведен расчет методом конечных элементов. По результатам вычислений сделана оценка тепловых режимов приемопередающего модуля.

Ключевые слова: тепловые режимы, АФАР, ВУМ, охлаждающая жидкость.

Тепловые режимы электронной аппаратуры активной фазированной антенной решетки (АФАР) крайне важны не только для стабилизации её функциональных характеристик, но и для повышения ее надежности. Так, при повышении температуры на десять градусов в полупроводниковых приборах среднее время наработки на отказ уменьшается примерно на порядок [1, 3]. Для обеспечения высокой надежности АФАР, в особенности передающих, ключевое значение имеет система терморегулирования, которая должна поддерживать рабочую температуру на корпусах приборов не выше заданной исходя из заданных требований к надежности АФАР [1-3].