Исследование систем контроля качества печати современных рулонных печатных машин

Оптическая система машинных измерительных приборов состоит  из нескольких линз , диафрагм, поляризационных  фильтров, светофильтров. Каждое измерение, на основании которого система анализирует  процесс, является статистически достоверным, как и в любом измерительном  процессе. Система делает несколько  измерений на одном участке изображения, усредняет полученные данные и выдает усредненный результат, чтобы избежать попадание случайных величин.

 

 

 

Рис. 2.9. Фотоголовка SpectralCam системы  QTI

 

2.2. Встроенные  в рулонные машины системы  контроля цвета с обратной  связью

 

2.2.1 MAN-Roland IDC/GrafiKontrol Densiweb

Денситометрическую систему  контроля цвета, основанную на измерении  и поддержании оптических плотностей красочного слоя рассмотрим на примере  немецкой MAN-Roland InlineDencity-Control.

Основополагающая теория управления цветом фирмы MAN-Roland заключается в контроле оттиска по максимальным оптическим плотностям  CMYK. Ключевая идея в том, что при любом способе измерения цвета, его регулировка осуществляется подачей краски в красочном аппарате печатной машины, то есть, фактически, изменением толщины красочного слоя, или оптической плотности. Измерение баланса серого или колориметрические измерения считаются излишними, так как все эти измерения в результате сложных программных пересчетов приведут к команде изменить в ту или иную сторону оптическую плотность красочного слоя в той или иной секции печатной машины. По мнению специалистов MAN-Roland денситометрический контроль позволяет сохранить связь между формными и печатными процессами (формы готовятся для каждой краски оддельно, следовательно и контроль оттиска с каждой формы логично контролировать по отдельным тест-объектам).

Недостаток системы Dencity Control заключается в том, что измеренные значения оптической плотности краски не являются абсолютными. Различные марки денситомтров выдают различные значения оптической плотности, которые не являются ошибочными, но их нельзя подвергнуть сравнению и нельзя передать. Чистые числовые значения без других данных являются неподходящим средством коммуникации. Измеряемый за соответствующим фильтром цвет вычитается из черного и измеряется как толщин слоя краски в соответтвии с законом Бугера – Ламберта – Бера. Итак, денситометрическиое измерение ничего не говорит о цветовом тоне, оно не подходит для измерения цвета.

Измеренный денситометром  и верифицированный оттиск можно  охарактеризовать как качественно  напечатанный, но никогда нельзя сделать  вывод о  его цветовой достоверности.

Все вышеизложенное является достаточной причиной для постановки под сомнение эффективность контроля качества методом Dencity Control. С другой стороны существуют области применения, не требующие цветовой достоверности цвета, где данный метод будет необходимым и достаточным для контроля качества.

При несовершенстве технологии система MAN-Roland IDC имеет интересные технические решения. Измерения проводят восемь фотоголовок, каждая из которых инспектирует зону шириной в 120 мм, на полотне шириной 965 мм. Такая же линейка фотоголовок установлена с другой стороны полотна для _{контроля} оптических плотностей оборота запечатываемого материала. Благодаря такой конструкции измерительной части устройства интересно решен вопрос синхронизации момента измерений с прохождением полосы меток перед фотоголовками. В полосе меток находится так называемая триггер-метка (от англ. Trigger – побуждение), которую считывает специальный датчик (триггер-сенсор), стоящий по ходу движения полотна чуть впереди линейки фотоголовок. Поскольку линейное положение между триггер-сенсором и фотоголовками известно, то по появившейся полосатой триггер-метке определяется текущая скорость полотна, и с учеом этого вычисляется момент времени измерения фотоголовками полосы меток.

Отличием такого устройства от предыдущих является не последовательное, а одновременное получение информации от всех меток, и, следовательно, более  высокая реакция на возможные  отклонения. К тому же отсутствие движущихся частей улучшает условия измерений,повышает надежность и эксплуотационные характеристики системы.

Рис. 3.1.  Фотоголовки устройства IDC фирмы MAN-Roland

на рулонной печатной машине

 

 

 

Рис. 3.2. Фрагмент контрольной шкалы с полосатой триггер-меткой

Рис. 3.3. Схема построения фотоголовок MAN Roland IDC

 

На  рис. 3.3 можно увидеть, что освещение  объектов измерений производится не вспышкой с набором светофильтров, а окрашенными в соответствующий  светофильтру цвет светодиодами. Такая  технология позволяет упростить  конструкцию фотоголовки а также  продлить срок службы источника света.

Похожий принцип работы и у системы  Densiweb итальянской фирмы

grafiKontrol Controlli Grafici e Industriali S.p.A, установленная в московской типографии «Первый полиграфический комбинат» на машинах Rotoman.

Контрольные метки для данной системы  сгруппированы так, что в каждой зоне присутствует метка-плашка и метка 50-% растровой площади каждого  цвета. Кроме того, присутствуют метки  бинарного и тройного наложения.

Датчиком является фотоголовка  с сенсорным элементом на ПЗС. Стробоскопический источник света  собран на комплекте излучающих диодов белого свечения с цветовой температурой 7500 К. Мощность источника обеспечивает приемлимое соотношение сигнал/шум  для надежного измерения оптических плотностей во всем рабочем диапазоне.

 

Рис. 3.4. Машинный график распределения показаний растискивания

 

На рис. 3.4 представлен график распределения  показаний растискивания на каждом участке подачи краски соответственно по четырем красочным секциям.

 

Рис. 3.5. Машинный график распределения оптических плотностей

 

На рис. 3.5 изображен график распределения  оптических плотностей на каждом участке  подачи краски соответственно по четырем  красочным секциям.

Данная  система состоит из восьми камер (если печатная машина одинарной ширины), либо шестнадцати камер (если машина двойной ширины), камеры неподвижно установлены на единой планке. Данные камеры контролируют свой небольшой  участок запечатываемого бумажного  полотна. За счет того, что в данной системе использовано восемь, либо более, высокоточных камер измерения  цвета, данная система более дорогая, чем аналоги, которые, в основном, имеют только одну движущуюся камеру.

Основным  преимуществом данной системы является то, что она более оперативна проводит измерения, т.к. в ней используется восемь камер.

Основным  недостатком данной системы является то, что она может производить  только измерения оптической плотности  красок (толщины и равномерности  красочного слоя на бумажном полотне). Но данная система не дает информации о цвете (колористики), т.е. является неинформативной для работы с цветом и цветовыми характеристиками печати.

 

 

2.2.2. QTI CCS System Brunner Instrument Flight

Денситометрическую  систему контроля качества цвета  рассмотрим на примере американской системы Quad Tech Inc. Color Control System c модулем швейцарской фирмы System Brunner, установленную в московской типографии «Алмаз-Пресс» на машинах Heidelberg Sunday и Heidelberg Harris M-600.

Метод анализа System Brunner заключается в приведении оттиска в соответствие с балансом по-серому посредством измерения относительных площадей растровых элементов серой шкалы на оттиске во всем градационном диапазоне и установления оптимальных балансных значений посредством регулирования зональной подачи красок.

Машинный  денситометр проводит измерения  контрольных тест-объектов за тремя  светофильтрами, получая тем самым  спектральную оптическую плотность  краски (D), затем пересчитывает оптическую плотность (D) в относительную площать растровой точки (Sотн) по формуле Мюррея – Дэвиса (в некоторых случаях с поправкой Юла – Нильсона).

По  теории System Brunner существуют четыре основные подвергаемые анализу плотности растра, так называемые «степени растра»:

Глубокий  тон  С100%/M100%/Y100%

Тон 3/4  С75%/M65%/Y65%

Средний тон С50%/M41%/Y41%

Тон 1/2 С25%/M18%/Y18%

Приоритетным  является установление баланса по-серому в полутонах Значение серого поля: С 50/ М 41/ Y 41, поскольку полутон более  чувствителен к малейшим изменениям растискивания и оптической плотности  краски, чем глубокий тон, и более  информативен, чем тон 1/2. Если рассмотреть  запатентованную System Brunner диаграмму  Isokonturen, которая в сущности является интерпритацией общеизвестной градационной кривой печатного процесса, то можно увидеть, что максимальное значение растискивания система приобретат в 50% тоне, который, по сути, и явлется максимальным индикатором поведения системы.

Рис. 3.6. Диаграмма Isokonturen

 

Неравновесное распределение плотностей растра в  балансе связано с спектральным составом излучения каждого из цветов синтеза  CMYK. Если рассмотреть кривые поглощения реальных красок CMY, то можно увидеть, что, в отличие от кривых поглощения идеальных красок, они лежат в области длин волн преобладабщего спектра и в меньшей степени в областях длин волн соседних спектров, что фактически означает, что в каждой областе присутствуют спектральные помехи. То есть голубой цвет – это не чистый оттенок синего, он уже содержит долю пурпурного и желтого. По этой причине в трехцветной области баланса серого содержание пурпурного и желтого в массиве данных сокращается соответственно. При одинаковом увеличении плотности тона при печати CMY тем самым достигается нейтральный серый при 3-цветной печати с наложением. Если бы покрытие поверхности было одинаковым для всех цветов, то возник бы не нейтралный серый, а красно-коричневый серый. Таким образом эффективным соотношением, учитывающим неидеальность реальных красок, стало именно соотношение С 50/ М 41/ Y 41, в версии System Brunner немного отличное от стандарта ISO 12647-2, где С 50/ M 40/ Y40.

На изменение размера  растровой точки в печатном процессе оказывают влияние ряд факторов:

-линиатура растра. Чем выше линиатура  растра, тем более высокий показатель  растискивания при одинаковом  режиме печатания. Механическое  растискивание увеличивает точку  на практически равную величину  независимо от размера растровой  точки, так, например, если для  150 lpi величина приращения составляет, предположим, 15%, то для 175 lpi  та же величина уже составляет порядка 20%

 

Растискивание происходит в краевой  зоне точки:

Рис. 3.7. Увеличение точки на разной линиатуре растра одинаковое

 

-форма растровой точки

-краевые зоны растровых точек

-наложение красок/треппинг

-печатная форма

-офсетная резина

-бумага

-краска

-увлажняющий раствор

 

С помощью машинного денситометра можно измерит следующие параметры:

• плотность полного тона отдельных цветов
• плотность растра отдельных цветов на расторовых шкалах
• увеличение плотности тона в % по Мюррею-Дэвису на отдельных растровых шкалах, или «растискивание»
• конформность: отношение плотности полного тона к увеличению плотности тона
• Треппинг/цветовой баланс при 3-х цветной печати с наложением в среднем тоне на шкале баланса серого в среднем тоне
• Треппинг бинарный на шкалах полного тона

-  Треппинг/цветовой баланс при  3-цветном наложении в полном  тоне и на шкалах баланса  серого в глубоком тоне

Преимущества контроля параметров печати по балансу серого:

1. в процессе печати тиража  обнаруживаются самые малые цветовые  флуктуации и сдвиги

2. контролируется цветовой баланс  – важнейший фактор, влияющий  на визуальное  восприятие отпечатка

3. контроль серого баланса выявляет  малейшие изменения в параметрах, характеризующих условия печати, процесс нанесения краски и  приводку.

 

По-умолчанию регулировка  и оптимизация баланса по-серому осуществляется пополосно, т.е. введение корректировки баланса и его  оценка осуществляется интегрированно по всем красочным зонам, расположенным  в зоне данной полосы.

Корректировка баланса по красочным  зонам может осуществлятся только по требованию заказчика.

Предлагается четыре варианта градационных стандартов:

• EUROSTANDART 12% (Dot Gain C – 12%, M – 12%, Y – 12%, K – 15%)
• EUROSTANDART 15% (Dot Gain C – 15%, M – 15%, Y – 15%, K – 19%)
• EUROSTANDART 19% (Dot Gain C – 19%, M – 19%, Y – 19%, K – 23%)
• EUROSTANDART 23% uncoated (Dot Gain C – 23%, M – 23%, Y – 23%, K – 27%)

Качество печати оценивается по пятибалльной системе, отражающей степень соответствия характеристик печати глобальным стандартам по системе рейтинга программы System Brunner.