16.2. Градационный процесс полиграфического воспроизведения

Принципы анализа и управления градационным процес­сом фотографического воспроизведения излагаются в кур­се теории фотографических процессов, где рассматривает­ся метод управления градацией позитива, предложенный

ДЖОНСОМ.

Этот же метод приложим и к управлению градационным процессом полиграфического воспроизведения. Градацион­ная блок-схема в этом случае может быть представлена следующим образом.

Каждый из блоков схемы можно разложить на элемен­тарные градационные составляющие и связать их в систе­му градационных графиков по методу Джонса.

Градационная схема первого блока — получение цвето-деленных изображений (фотографических форм) — зависит от выбранной технологии изготовления печатной формы и связанной с ней технологией фотографического процесса.

Цветоделенные изображения. При воспроизведении цвет­ного оригинала средствами высокой и плоской офсетной печати получают растровые цветоделенные изображения — негативы или диапозитивы, в зависимости от способа копи­рования на поверхность формного материала. Растрирова­ние можно вести одновременно с цветоделением (прямой процесс), а можно сначала получить тоновые цветоделенные негативы, а затем, применяя растр, готовить с них цветоде­ленные растровые изображения (косвенный процесс).

Прямой процесс проще косвенного (меньше технологиче­ских операций), тем не менее его применение ограничива­ется двумя причинами. Первая связана с большими потеря­ми света. Только при собственно цветоделении теряется энергия не менее двух третей спектра, что следует из кри­вых поглощения зональных светофильтров. В случае пря­мого процесса растрирования к этим потерям прибавляет­ся еще 75 % светового потока, задерживаемого непрозрач­ными элементами растра. Таким образом, при совместном применении растра и светофильтра освещенности в оптиче­ском изображении уменьшаются по крайней мере в 12 раз по сравнению с обычной съемкой. Поэтому для ведения пря­мого процесса нужны высокочувствительные фотографиче­ские материалы. Между тем с повышением коэффициента контрастности материала его светочувствительность, как правило, снижается. Растрирование же требует высококонт­растных материалов. Из этого следует, что для одновремен­ного цветоделения и растрирования приходится сильно по­вышать освещенность оригинала либо увеличивать продол-

Рис. 16.10. Система графи­ков формирования градации растрового Диапозитива в прямом процессе растриро­вания

жительность выдержки. И то и другое не всегда приемлемо. Однако благодаря достижениям эмульсионной техники, по­явились высококонтрастные материалы, имеющие доволь­но высокую чувствительность. В связи с этим наметилась тенденция к более широкому применению прямого процес­са.

Однако косвенный процесс открывает большие возмож­ности для исправления градационных и цветоделительных недостатков, чем прямой. Поэтому прямой процесс приме­няют при воспроизведе­нии сравнительно прос­тых оригиналов и при не очень ответственных ра­ботах.

Для получения форм плоской офсетной печати используются растровые диапозитивы. Косвенный процесс в этом случае лри-меняется в сокращенном варианте, называемом ино­гда полукосвенным. Он состоит в получении тоновых цветоделенных негативов, с которых за­тем готовят растровые диа­позитивы.

Обеспечение баланса цветной репродукции достигает­ся путем управления характеристиками каждого градаци­онного блока так, чтобы в пределах возможного, опреде­ляемых природой процессов, достичь совмещения града­ционных кривых частичных изображений. В тех случаях, когда этого нельзя добиться изменением условий ведения процесса (выдержки, продолжительности проявления, трав­ления печатной формы и т.д.), применяют ручную или фото­механическую градационную ретушь

Возможности управления градацией цветоделенных раст­ровых изображений ясны из систем графиков, показанных на рис. 16.10—16.12.

Первая из них (рис. 16.10) иллюстрирует прямой про­цесс растрирования. В первом квадранте показана кривая зависимости S^н (d^ор), полученная расчетно на основании полутеневой теории образования растрового изображения. Она дает достаточно полное представление о градационных свойствах цветоделенного растрового негатива, изготовлен-

ного в результате прямого процесса. Управление формой кривой и ее положением относительно осей координат до­стигается применением режима нескольких диафрагм, рас­сматриваемого в курсе технологии изготовления печатных форм. Возможности управления обсуждаются в курсах тех­нологии.

Во втором квадранте той же системы показан график зависимости площадей растровых элементов диапозитива от площадей негатива. Его форма следует из соотношения s^д = 1 — S^н или S^Д = —S^H + 1, откуда видно, что гра­фик— прямая с угловым коэффициентом, равным 1, отсе­кающая от осей координат единичные отрезки. Эта зависи­мость справедлива для абсолютно резких растровых эле­ментов. Если теневые элементы негатива «слабы», т. е. имеют недостаточные плотности, то они прокопировываются и площади элементов диапозитива возрастают быстрее, чем это следует из приведенной зависимости. В случае, когда световые элементы негатива слишком ореольны, т.е. просветы «затянуты», световые элементы диапозитива получаются более мелкими, чем это указано графиком, или вообще не воспроизводятся. Оба эти примера относятся к неправиль­ному ведению процесса и при оценке возможностей воспро­изведения градации не должны рассматриваться.

Вследствие рассеяния света в эмульсионном слое копи­ровального материала площади элементов копии зависят от выдержки. При недостаточной выдержке они меньше просве­тов копируемого изображения. При избыточной выдержке, наоборот, они расширяются. Степень изменения площади зависит от диффузионных свойств копировального мате­риала.

Размер ореола рассеяния в первом приближении не за­висит от геометрического размера детали. Вследствие этого площади мелких элементов копии увеличиваются сильнее крупных. Это приводит к снижению контраста копии в ре­зультате подъема нижней части градационной кривой — другой случай искажений при нарушении оптимальных ус­ловий ведения процесса. Искажение площадей также свя­зано с отношением периметра к площади детали: чем боль­ше периметр, тем сильнее искажение. Так как растровые элементы имеют разную форму (круги, бочонки, квадраты), то отношение периметра к площади для них различно. Такая зависимость приводит к нелинейным искажениям, на рисунке не показанным.

Прямая в третьем квадранте служит для переноса зна­чений с оси ординат во втором квадранте на ось в четвертом квадранте, в котором получена градационная кривая S^Д (d^op).

Градационные возможности полукосвенного процесса иллюстрируются системой графиков, показанных на рис. 16.11. В первом квадранте дана градационная кривая оптического изображения. По оси ординат отложены не ло­гарифмы освещенностей, а логарифмы экспозиций (lg H = — lg Е + lg t). Это сделано для сокращения системы:

Рис. 16.11. Система графи­ков формирования растро­вого диапозитива в полукос­венном процессе

Рис. 16.12. Система графиков фор­мирования градации растрового негатива в косвенном процессе

форма первого графика не изменяется от прибавления по­стоянной величины (t = const). Он только смещается на Δ lg t (пунктирная кривая). Во втором квадранте — ха­рактеристическая кривая негативного материала. В за­висимости от выдержки (т. е. положения первой кривой) используется та или иная ее часть. В третьем квадранте кривая растрирования негатива, которая имеет тот же смысл, что и кривая растрирования оригинала (рис. 16.10, первый квадрант). Таким образом, возможности изменения града­ции растрового диапозитива (четвертый квадрант) путем изменения условий проведения фотографического процес­са остаются ограниченными, но облегчается ручная или фотомеханическая ретушь, поскольку число звеньев гра­дационной цепи возрастает.

Градационная схема косвенного процесса показана на рис. 16.12. Чтобы получить возможность представить ее в четырех квадрантах плоскости, некоторые элементарные графики пришлось объединить. Так, в первом квадранте приведена кривая, которая есть результат объединения пер­вого и второго графиков рис. 16.11. Во втором квадранте представлен график D^н (D^д), форма которого определяет­ся рассеянием света в копировальной системе, выдержкой и формой характеристической кривой позитивного матери­ала. В третьем квадранте — кривая растрирования. Фор­ма градационной кривой растрового цветоделенного нега­тива (четвертый квадрант) определяется условиями проведе­ния предыдущих процессов. Как видно, и в этом случае ра­дикальные изменения в градацию можно вносить только на фотографической стадии путем ретуши или градацион­ного маскирования.

Копии на формном материале. Градационные соотноше­ния в копировальном процессе менее изучены, чем в фото­графическом. Известно, что результат копирования зависит от резкости растровых элементов копируемого изображения. Эта зависимость носит тот же характер, что и при копирова­нии на обычный фотографический материал. Так же влияет и выдержка. Разница состоит только в том, что светорас­сеяние в копировальном материале, как правило, меньше, чем в эмульсионном слое фотографического материала: ко­пировальный слой более прозрачен. Поэтому выдержка влияет на результат копирования меньше, чем при воспро­изведении растрового негатива на позитивной пленке.

Существуют два метода копирования: негативный (ко­пируется негатив) и позитивный (копируется диапозитив). В первом случае закономерности те же, что и при получе­нии диапозитива с растрового негатива: элементы расширя­ются с увеличением выдержки. Во втором случае при воз­растании выдержки происходит уменьшение площадей эле­ментов. Это приводит к падению контраста не в результате относительно большого увеличения площадей мелких эле­ментов, а вследствие уменьшения размеров крупных эле­ментов.

Приращения площадей зависят не только от выдержки, но и от линиатуры растра. Изображение, полученное е ра­стром высокой линиатуры, искажается сильнее, чем грубо-растровое. Это следует из большого относительного расши­рения мелких элементов.

Для получения устойчивых элементов копируют несколь­ко дольше, чем это необходимо для получения только види­мых элементов. Поэтому некоторое расширение элементов копии относительно просветов копируемого изображения неизбежно. Однако оно невелико. Считается, что даже в случае не вполне резких элементов в растре в 48—60 лин/см прирост линейных размеров на копии составляет около 5 %, а при растрах до 100 лин/см — около 6—7 %.

Одна из возможных градационных характеристик копи­ровального процесса показана на рис. 16.13.

Печатные формы. Процессы изготовления печатных форм многообразны.

Формы высокой печати могут быть получены в резуль­тате травления с выкрыванием или же однопроцессным спо-

Рис. 16.13. Градационная характеристика копироваль­ного процесса

Рис. 16.14. Градационная характеристика формного процесса

собом травления (без выкрывания). Выкрыванием называется защита печатающих элементов формы высокой печати от бокового подтравливання, состоящего в раство­рении в кислоте боковых стенок печатающих элементов клише. Одновременно выкрывание является способом руч­ного управления градацией формы. Травильщик закрывает те участки изображения, на которых площади печатающих элементов не должны уменьшаться. Поскольку этот процесс зависит от опыта и интуиции травильщика, указать точный вид градационной кривой клише, полученного с выкрыва­нием, в общем виде нельзя.

На рис. 16.14 показана возможная градационная кри­вая клише.

При правильном ведении процесса изготовления офсет­ных форм градация искажается незначительно. Так, на формах, полученных в результате негативного копирова­ния, площади печатающих элементов могут увеличиваться до 5 %. На формах, полученных позитивным копированием, возможно уменьшение площадей. Хотя из этого правила есть исключения: на биметаллических формах «медь— твердый никель», изготовленных анодным травлением, возможно увеличение площадей печатающих элементов на 3—4 %. Печатный процесс. Возможности управления градацион­ными свойствами изображения в печатном процессе также невелики, за исключением высокой печати, где до некоторой степени можно регулировать градацию оттиска путем созда­ния соответствующего приправочного рельефа. В плоской офсетной и глубокой печати задача этой стадии процесса состоит в том, чтобы сохранить градационные соотношения, достигнутые в результате фотографического процесса и гра­дационной ретуши.

Остановимся на факторах, определяющих градацию от­тиска, полученного с формы высокой печати. Последова­тельность светлот в оттиске зависит в этом случае от давле­ния при печатании, количества краски, подаваемой на фор­му, скорости печатания, жесткости декеля (декель — уп­ругая прослойка, закрепляемая на печатном цилиндре или тигле печатной машины).

При слишком низком давлении оттиск получается нерав­номерным по плотности: некоторые его участки не пропеча­тываются. С увеличением давления относительно мини­мального, обеспечивающего пропечатку, растут оптические плотности оттиска за счет уменьшения площадей пробелов. Краска выдавливается за пределы очка печатающих эле­ментов формы, и площади растровых элементов увеличи­ваются .

Существует некоторый интервал допустимых давлений. Нижний предел давления — тот, который обеспечивает рав­номерные плотности оттиска, верхний — допустимое рас­ширение его элементов. Допустимый интервал давлений за­висит от жесткости и гладкости бумаги, свойств декеля и линиатуры растра.

Ореол вокруг растрового элемента, вызванный выдав­ливанием краски, при данном давлении связан с гладко­стью бумаги. На гладкой он равномерен и узок, на шерохо­ватой получается широким и бесформенным вследствие рас-плывания краски и ее впитывания в поры бумаги. В этом случае верхний предел допустимых давлений понижается. Кроме того, степень расплывания краски, подобно от­меченному выше светорассеянию в копировальном слое, связана с отношением площади воспроизводимой детали к ее периметру. Эта зависимость приводит к ухудшению фор­мы градационной характеристики: график становится не линейным, а выпуклым.

 

Рис. 16.15. Градационная характеристика печатного процесса

При жестком декеле уменьшается вдавливание формы в бумагу (оборотный рельеф, или натиск) и, следовательно, уменьшается ореол. Это дает основание увеличить макси­мально допустимое давление.

Чем выше линиатура растра, тем заметнее влияет ореол на градацию оттиска и, следовательно, тем ниже минималь­но допустимое давление.

Количество краски, подаваемой на форму. Увеличение толщины красочного слоя приводит к таким же результатам, что и повышение давления. С увеличением толщины кра­сочного слоя растет оптическая плотность краски (до предела, определяемого ее подчинением закону Бугера—Ламберта — Бера). Одновременно увеличи­вается ореол выдавливания.

Важное практическое значе­ние имеет расщепление красоч­ного слоя — разделение его на поверхностный и вдавленный в поры бумаги. Эта вторая часть красочного слоя сильно рассеи­вает свет, что вызывает возрас­тание отклонений от закона Бугера — Ламберта — Бера. С уменьшением количества крас­ки, проникшей в поры бумаги, увеличиваются плот­ность и насыщенность оттиска. Запечатанная бумага впитывает краску меньше, чем незапечатанная. Поэтому цвета двух- и трехкрасочных участков оттисков насыщен­нее цветов однокрасочных.

На перенос краски влияют скорость печатания и давле­ние. При возрастании скорости перенос краски уменьша­ется, а при увеличении давления растет. Фактор скорости сильнее влияет на результат, чем фактор давления. Хотя с ростом скорости количество краски, перенесенной на бу­магу, уменьшается, но это происходит главным образом за счет ее части, впитываемой в поры, что мало влияет на плот­ности изображения и приводит к повышению насыщенности оттиска.

Типичная градационная кривая высокой печати показа­на на рис. 16.15. При рационально подобранных режимах — давлении, количестве краски, скорости печатания — иска­жения в светах и тенях оттиска невелики. Значительно воз­растают плотности только в средних тонах оттиска, и тем сильнее, чем больше натиск, который связан с факторами, указанными выше, и, в частности, с периметром растровых элементов.

Плоская печать. Тираж с форм плоской печати получают, как правило, с применением офсетного способа. Свойст­ва бумаги оказывают качественно такое же влияние на плотности оттиска и размеры растровых элементов, как и в случае, рассмотренном выше. При повышении впиты­ваемости и шероховатости бумаги происходит расплывание растровых элементов. К тому же эффекту приводит и уве­личение толщины красочного слоя. Оптимальная толщина красочного слоя на форме зависит от свойств металла, на котором образованы печатающие элементы, точнее, от его краскоудерживающей способности (наименьшая — у цин­ка, наибольшая — у меди).

В офсетной печати возможно эмульгирование краски, ведущее к тенению формы. Эмульгирование со­стоит в том, что печатная краска образует с увлажняющим раствором эмульсию краска—вода. Эмульсия смачивает пробельные элементы формы, что приводит к забиванию про­бельных элементов краской. Происходит тенение формы. Градационная кривая офсетной печати при рациональ­но выбранных режимах, как и кривая высокой печати, вы­пуклая. Однако выдавливание краски за пределы печатаю­щего элемента в средних тонах меньше, чем при высокой пе­чати (рис. 16.15). При отклонении режимов от оптималь­ных — повышении давления и толщины красочного слоя — в первую очередь уменьшаются площади пробелов в тенях, что приводит к потере теневых деталей.

Управление процессом воспроизведения. На рис. 16.16 изображена цепь элементарных градационных графиков, каждый из которых вносит вклад в формирование града­ционного графика оттиска.

Элементарные графики — звенья цепи — расположены вдоль прямой, наклоненной под углом 45° к координатным осям. Смысл этой прямой —диагонали — проиллюстри­руем на примере ее верхнего участка, находящегося вблизи графика I. Перенесем ось S^н в положение, указанное пунк­тиром. Это — ось ординат нового графика. На его оси абс­цисс будем откладывать также значения S^н. Тогда получим график зависимости S^Н от S^Н. Это — прямая, наклоненная под углом 45° к осям координат. Соответствующий смысл имеют и другие отрезки диагонали. Такие вспомогатель­ные графики дают возможность переносить значения вели­чин с оси ординат одного элементарного графика на ось абсцисс другого, как это сделано стрелками, изображенными сплошными линиями.

Выберем на графике I произвольную точку /. Она пока­зывает площадь растрового элемента S₁^н, который образу­ется, если плотность поля оригинала равна D₁°^р. Пользуясь графиком II, находим, что элемент негатива площадью S₁^н передается на копии площадкой S₂^К. В свою очередь, этот

Рис. 16.16. Цепь графиков формирования градации однокрасочного оттиска

элемент копии передается на форме площадкой S₃^ф(график III), а на оттиске (график IV) — S₄^отт. Пользуясь кри­вой Юла—Нилсена (график V), находим, что площадь, за­нятая элементами размера S₄^отт, имеет оптическую плот­ность D₅^отт.эф. Следовательно, сопоставляя графики I, V и VI, находим, что плотность оригинала D₁^ор в результате данной совокупности элементарных градационных процес­сов передается оптической плотностью D₅^отт.эф. Находя подобным же образом достаточное число точек градацион­ной кривой оттиска, получим график этой зависимости. Изменение положения и формы любой из элементарных гра­дационных кривых приводит к смещению градационной кривой оттиска или изменению ее формы. Это показано на примере смещения точки 4 кривой печати в положение 4'. Применяя приведенное выше построение (штриховая ли­ния—мелкие штрихи), находим, что в результате такого из­менения градационная кривая сместилась из положения 6 в положение 6'.

С. П. Миклашевский разработал метод управления гра­дацией оттиска. Исследователь разделил звенья градацион­ной цепи на управляемые, форму и положение которых можно изменять, и неуправляемые, форма которых неиз­менна. К неуправляемым звеньям в нашем примере отно­сятся градационные графики II — кривая копирования и V— кривая Юла—Нилсена. Управляемые кривые звенья — кривая растрирования I, форма которой зависит от ус­ловий проведения проекционного растрирования или струк­туры контактного растра, кривая печати IV, форму кото­рой можно до некоторой степени изменять, применяя сило­вую приправку. На стадии формного процесса (кривая III) также в некоторых случаях можно управлять градацией. Это относится, например, к изготовлению клише с выкры-ванием.

Принцип управления градацией оттиска показан на примере растрирования (кривая I). Пусть требуется пере­местить точку 7 градационной кривой оттиска в положение 7'. Будем считать процессы, описываемые графиками II— IV, неизменными. Управление состоит в предъявлении требований к управляемому звену (в нашем случае I), удовлетворение которых приводит к заданному результату. Из рисунка видно (построение штриховыми линиями с длинными штрихами), что смещение точки 7 в положение 7' может быть достигнуто смещением точки 8 кривой I в положение 8'. Оно (а также смещение других точек) дости­гается соответствующим выбором режимов растрирования или характеристик контактного растра.

Возможно использование нескольких управляемых зве­ньев. Процесс в этом случае аналогичен только что рассмо­тренному.

На рис. 16.16 показана схема управления градацион­ной кривой однокрасочного оттиска. Задача управления при многокрасочном воспроизведении сводится к выбору таких условий ведения элементарных процессов и управле­ния ими, которые обеспечили бы совпадение кривых

D^отт.эф (D^ор) для каждой из красок

ОГЛАВЛЕНИЕ