4.2.3. Факторы, влияющие на репродукционно-графические свойства

На все рассмотренные выше репродукционно-графические свой­ства копировального процесса оказывают влияние одни и те же фак­торы:

• параметры копировального слоя (состав, природа, концентрация компонентов, толщина слоя), характеризующие его оптические свой­ства: поглощательную и рассеивающую способности;

• микрогеометрия поверхности подложки формной пластины, оп­ределяющая ее отражательную способность;

• условия экспонирования и проявления (вымывания), включаю­щие параметры устройств, используемых для изготовления копий, а также режимы проведения этапов процесса;

• характеристики используемых при копировании фотоформ (оп­тическая плотность и ее распределение по ширине штриха или пло­щади растровой точки), а также линиатура растрирования.

Параметры копировальных слоев и микрогеометрия поверхности подложки формируются на стадии изготовления формной пластины и являются постоянными факторами для определенного типа (или марки) формных пластин. К постоянным факторам относятся также характеристики конкретных экспонирующих устройств, а именно размеры светящегося тела источника излучения, расстояние от ис­точника излучения до поверхности слоя, степень контакта слоя с фо­тоформой, связанная с наличием зазора между ними.

Режимы экспонирования и проявления относятся к переменным факторам и их изменение в процессе изготовления копии позволяет получить наилучшие репродукционно-графические свойства в ре­зультате оптимизации технологического процесса изготовления пе­чатных форм. Качество фотоформ, как и линиатура растрирования, также являются переменными факторами, которые необходимо учи­тывать при копировании.

Влияние указанных факторов на репродукционно-графические свойства связано с характером распределения излучения при экспо­нировании слоя или его изменением в системе воспроизведения: ис­точник излучения — фотоформа — формная пластина. Оценить влияние ряда факторов можно, исходя из положений геометриче­ской оптики, рассматривая схему копирования изображения. Допол­нительно — путем анализа, основанного на дифракционных явлениях и оптике мутных сред, связывая процессы со светорассеянием как в самом слое, так и от подложки. Во всех случаях влияние указанных факторов проявляется через изменение зоны освещенности под штриховыми или растровыми элементами, приводящее к изменению первоначальных размеров этих элементов. Эти изменения и сказы­ваются на уровне репродукционно-графических свойств.

Остановимся более подробно на тех факторах, влияние которых на репродукционно-графические свойства сказывается наиболее су­щественным образом.

Влияние толщины копировального слоя. Это влияние на ре- продукционно-графические свойства можно оценить, определяя оп­тические явления как на поверхности раздела сред, так и в толще слоя. Наиболее значительно они проявляются в более толстых слоях. Полученная опытным путем зависимость R от толщины слоя пока­зывает, что чем меньше толщина слоя, тем выше его разрешающая способность. Снижение толщины слоя улучшает и воспроизведение растровых элементов, уменьшая искажения ГХ.

Влияние микрогеометрии поверхности подложки. Микрогео­метрия (шероховатость) поверхности подложки определяет ее отра­жательную способность. Ее влияние на репродукционно-графические свойства понятно из рис. 4.10, на котором для наглядности дана уп­рощенная схема отражения излучения от гладкой а и шероховатой б поверхностей.

а б

Рис. 4.10. Отражение излучения от а — гладкой и б — шероховатой поверхностей ( —►— падающее излучение; —> — отраженное излучение)

Гладкая поверхность подложки (рис. 4.10, а) характеризуется направленным отражением, которое действует только вблизи копи­руемого элемента и незначительно сказывается на изменении его размера. В отличие от отражения от гладкой поверхности отражен­ное излучение от шероховатой поверхности подложки (рис. 4.10, б) характеризуется диффузным распределением. Такая подложка отра­жает излучение во всех направлениях, и тем больше, чем больше ее коэффициент отражения. В зависимости от ориентации элементар­ных участков шероховатой поверхности по направлению падения излучения поверхность приобретает свойства рассеивающей отра­женное излучение поверхности. Перераспределение излучения при­водит к изменению размеров воспроизводимых элементов на копии. Поэтому репродукционно-графические свойства слоев, нанесенных на шероховатую поверхность подложки, как правило, ниже по срав­нению со свойствами слоев на гладкой поверхности подложки.

Отраженное излучение является причиной возникновения еще одного оптического эффекта в копировальным слое — эффекта об­разования стоячих волн, также влияющего на репродукционно- графические свойства. Стоячие волны возникают в слое в результате интерференционных явлений при наложении отраженного от под­ложки излучения на излучение, проходящее через слой. В результате этого происходит перераспределение излучения под элементами изображения, которое сказывается не только на их размерах, но и воспроизведении краев этих элементов, т. е. приводит к формирова­нию у них нерезкого (размытого) края. Эффекты возникновения стоячих волн в слое, нанесенном на шероховатую поверхность под­

ложки, также сказываются на уровне репродукционно-графических свойств.

Проблемы, связанные с оптическими эффектами, особенно про­являются при копировании изображения с мелкими элементами, воспроизведение которых в настоящее время приобретает все более существенное значение из-за использования высоколиниатурного, стохастического и других видов нерегулярного растрирования.

Рис. 4.11. Копирование изображения с фотоформы 1 на копировальный слой 2: я і - я₃— искажения размеров элементов изображения; I — копирование с точечным источником, расположенном на близком расстоянии; II — копирование с протяженным источником; III — копирование с точечным источником, расположенном на удаленном расстоянии

Влияние характеристик экспонирующего устройства. Изме­нение репродукционно-графических свойств в зависимости от ха­рактеристик устройства для экспонирования может быть оценено на основании положений геометрической оптики. На рис. 4.11 пред­ставлена упрощенная схема копирования изображения (например, штрихового) с фотоформы 1 на копировальный слой 2. Здесь видно влияние размеров источника излучения (рис. 4.11, I и II) и расстоя­ния до поверхности слоя (рис. 4.11, I и III) на изменение под штри­хом зоны освещенности, которое оценивается параметром а.

В рассмотренных случаях излучение от источника, попадая сни­зу под непрозрачные элементы фотоформы, вызывает дополнитель­ные (нежелательные) физико-химические превращения в слое. Этот процесс в зависимости от типа слоя, дает увеличение или уменьше­ние его растворимости на этих участках. В дальнейшем это приво­дит к изменению размеров элементов на копии по сравнению с их размерами на фотоформе: в позитивных слоях наблюдается утоныие- ние элементов, в негативных, наоборот, их расширение. Во всех слу­чаях размеры элементов изменяются на величину а. Величина а тем больше, чем больше размер светящегося тела источника: cii > aj — (рис. 4.11, I, II) и меньше расстояние до поверхности слоя: я₃ < а\ — (рис. 4.11,1, III).

Аналогичным образом можно оценить влияние и других пара­метров устройства экспонирования, например, наличие зазора между копировальным слоем и фотоформой.

Причины возникновения зазора:

• неплотный контакт из-за недостаточного или некачественного вакуумирования;

• затрудненное вакуумирование, например, при использовании цельнопленочной фотоформы среднего и большого формата, вслед­ствие отсутствия каналов для удаления воздуха и газа (последний может появляться в зоне контакта при экспонировании позитивного копировального слоя);

• наличие инородных тел (в том числе, пыли) в зоне контакта и т.д.

Наличие зазора особенно сказывается на воспроизведении мел­ких элементов и проявляется в их уменьшении, вплоть до полной потери.

Ухудшение репродукционно-графических свойств слоя можно объяснить также возникновением в процессе экспонирования зазора между копировальным слоем и фотоформой, наличием в зоне кон­такта среды с другим коэффициентом преломления и связанной с этим дифракцией света.

Наряду с указанными выше факторами практический интерес представляют также переменные факторы формного процесса, влияющие на репродукционно-графические свойства. К этим факто­рам относятся величина экспозиции при копировании, режимы про­явления и качество фотоформ.

Влияние величины экспозиции. Как показали экспериментальные исследования, ее влияние на репродукционно-графические свойства позитивных копировальных слоев различных типов заметно отличает­ся: одни слои весьма чувствительны к изменению экспозиции, другие незначительно реагируют на ее изменение.

Величина оптимальной экспозиции, определяющая максималь­ный уровень репродукционно-графических свойств, зависит от све­точувствительности копировального слоя и для слоев различных ти­пов может значительно различаться. Практически все используемое в настоящее время копировальные слои позволяют обеспечить гра­дационную передачу без искажений в области светов (за исключени­ем высоких светов), полутонов и теней (за исключением глубоких теней). Как правило, с увеличением экспозиции больше оптималь­ной наблюдается уменьшение разрешающей и выделяющей способ­ностей и увеличение искажений. Причем, искажения ГХ с повы­шением величины экспозиции увеличиваются за счет увеличения влияния светорассеяния в системе фотоформа — формная пластина. В связи с тем, что искажения различны в разных градационных зо­нах, происходит изменение контраста растрового изображения, свя­занного с искажениями формы и размеров растровых точек.

Влияние режимов проявления (вымывания). Такое влияние на репродукционно-графические свойства меньше, чем влияние экспо­зиции. Температурные и временные режимы проведения этой стадии процесса оказывают воздействие на скорость процессов, происхо­дящих в слое, и могут приводить к его разрушению на границе печа­тающий элемент — пробельный элемент. Ухудшение адгезии слоя к подложке сопровождается изменением размеров элементов по срав­нению с их размерами на фотоформе и в большей мере сказывается на воспроизведении мелких элементов изображения.

Наряду с режимами, немаловажными являются способ проявле­ния (вымывания) и состав используемого обрабатывающего раство­ра. Действие указанных выше факторов также связано с изменением скорости процесса. Поэтому выбор условий его проведения должен осуществляться путем оптимизации в целом, обеспечивая возмож­ность достижения наилучшего результата.

Влияние характеристик фотоформ. На репродукционно- графические свойства действуют такие параметры фотоформы как оп­тическая плотность прозрачных и непрозрачных участков изображе­ния и ее распределение по площади или ширине (растрового и штри­хового элемента, соответственно). На рис. 4.12 приведены профили единичных растровых точек на фотоформах с реальным I и идеаль­ным (П-образным) II профилем распределения оптической плотности, которая определяет величину зоны размытия, а на рис. 4.13 — растро­вых точек с различным уровнем максимальной оптической плотности.

Рис. 4.12. Профили растровых точек с различной величиной зоны размытия: I — копирование растровой точки с реальным профилем; II — копирование растровой точки с идеальным профилем; а — фотоформа; б — изображение растровых точек на печатной форме;

Рис. 4.13. Влияние оптической плотности растровой точки на фотоформе на изменение ее размеров на печатной форме: 1 — растровая точка с меньшей оптической плотностью; 2 — растровая точка с большей

оптической плотностью

Распределение оптической плотности на таких фотоформах при­водит к изменению распределения освещенности за элементами изо­бражения при копировании. Это сказывается на изменении их раз­меров на печатной форме, оцениваемому величиной Ad. При более пологом профиле I растровой точки (см. рис. 4.12) ее участки, имеющие меньшую оптическую плотность пропускают излучение, которое при воздействии на слой приводит к изменению его физико- химических свойств на соответствующих участках, поэтому воспро­изводимые на форме растровые точки изменяют свой размер (см. рис. 4.12,16). При П-образном профиле (см. рис. 4.12, IIб) эти искаже­ния отсутствуют. Аналогичным образом (см. рис. 4.13) сказывается величина Z)_max элементов изображения на фотоформе на воспроизве­дении их размеров на печатной форме; чем больше максимальная оп­тическая плотность, тем меньше величина искажений (Д^2 < Ad\).

Отдельно следует рассмотреть влияние на ГХ искажений, свя­занных с линиатурой растрирования. Чем она больше, тем больше

величина искажений . Причиной этого явления является повы­шение влияния светорассеяния при воспроизведении растровой структуры с большей линиатурой.