Тема лекции № 10. Теоретические основы многокрасочного печатания

Процесс многокрасочного печатания можно (по аналогии с пе­чатным процессом вообще) определить как процесс многократ­ного получения одинаковых по заданным показателям цветных оттисков путем последовательного переноса с цветоделенных форм цветных красок на запечатываемый материал.

При двухкрасочном печатании цветное изображение полу­чают путем последовательного наложения двух красок. Примером такой печати может служить так называемая дуплекс-автотипия. Печатание ведется с двух форм, растровые сетки которых распо­лагаются под разными углами, различающимися на 30 или 45°. Од­на форма предназначена для печатания темной контурной, а дру­гая светлой цветной краской. Наибольшее распространение по­лучили трех- и четырехкрасочное печатание. И в том и в другом случае производится трехкрасочный синтез комплектом триадных красок (желтой, пурпурной и голубой). В качестве четвертой, как правило, применяют ахроматическую (серую или черную) краску. Растровые сетки печатных форм 3—4-красочного синтеза также располагаются под разными углами. Печатание пятью и более красками применяют в тех случаях, когда необходимо воспроизвести строго регламентированные цвета, например, цве­та государственных флагов. Большое количество красок исполь­зуют и в тех случаях, когда изображение состоит из ряда локальных фоновых участков, каждый из которых имеет особую окраску. Примером могут служить географические карты, атласы цветов, мозаика,

Технико-технологические характеристики основных способов печатания. Офсетная печать характеризуется наиболее равномерным распределением красочного слоя по его толщине. Вследствие особенностей печатной формы давление печата­ния в офсете имеет наименьшую величину и распределяется бо­лее равномерно, чем в остальных способах печатания, благодаря чему в офсете не нужна силовая приправка.

По скорости печатания способ офсетной печати несколько уступает способу глубокой печати, но значительно превосходит высокую печать, где по ряду причин не используется рулон­ный ротационный принцип печатания многокрасочной продукции.

Толщина слоя краски на оттисках офсетной печати меньше, чем на оттисках других способов печатания, соответственно мень­ше и интервал оптической плотности при использовании черной краски. Но при четырехкрасочном печатании интервал оптических плотностей для способов высокой и офсетной печати практически становится равным, что подтверждается денситометрическими нормативами.

В офсетной и высокой печати градационная, и цветовая характеристики репродуцируемого изображения на оттиске определяются (при постоянной толщине слоя краски) размерами площадей растровых элементов. В глу­бокой же печати эти характеристики определяются главным об­разом толщиной слоя краски на оттиске, которая к тому же не строго зависит от глубины (или объема) растровых ячеек формы. Как известно, в этом способе печатания растровая система ис­пользуется с двоякой целью: во-первых, растр обеспечивает по­лучение на форме опорных линий для ракеля, а во-вторых, он создает микрокапиллярные ячейки, способные удержать маловяз­кую краску во время перемещения формы от красочного аппарата к зоне контакта печатной пары. При получении оттиска часть крас­ки, особенно в полутонах и тенях изображения, затекает на участ­ки, соответствующие опорным линиям. Вследствие этого толщина слоя краски на оттиске меняется, и не однозначно, а в зависимости от влияния дополнительных факторов (например, от смачиваю­щей способности красок, физико-химических свойств бумаги. и др.). Поэтому в настоящее время отсутствует система расчета цвета изображения на оттисках глубокой печати, из сказанного следует, что наиболее точным и управляемым является офсетный способ печатания.

Синтез цвета при многокрасочном печатании. Отмечая тот факт, что многокрасочное печатание осущест­вляется путем последовательного переноса цветных красок на за­печатываемый материал, следует заметить, что перенос краски может происходить по-разному: 1) на незапечатанный участок оттиска; 2) на уже запечатанный участок оттиска и 3) частично на запечатанный и частично на незапечатанный участки оттиска.

В современной растровой трех- и четырехкрасочной офсет­ной или высокой печати элементарные красочные слои распола­гаются таким образом, что в светах полутонового изображе­ния имеет место первый вариант наложения, в тенях — второй, а в полутонах—третий. Так осуществляется синтез цветов при многокрасочном печатании. Его основой является трехкомпонентная теория цветного зрения, важнейшие положения которой были высказаны в XVIII в. М. В. Ломоносовым и полу­чили развитие в работах Максвелла и Гельмгольца во второй половине XIX в.

Существуют два способа получения заданного цвета — ад­дитивный и субтрактивный. Оба эти способа нашли применение и в многокрасочном печатании.

Аддитивный синтез изучен наиболее полно. Он основан на сме­шении простых и сложных излучений на сетчатке глаза. В практи­ке многокрасочного печатании аддитивный синтез достигается методом пространственного смешения цветов, при котором исполь­зуется ограниченная разрешающая способность глаза. Если раз­меры световых потоков меньше разрешающей способности глаза, то глаз не в состоянии разделить их пространственно. И если эти потоки имеют разную интенсивность, они, действуя на одно и то же место сетчатки, воспринимаются как один поток суммарной интенсивности, или суммарного цвета. Такой способ реализован в многокрасочном растровом печатании. Например, отдельные разноокрашенные растровые элементы в светах многокрасочного оттиска (при линиатуре растра 60 лин/см) воспринимаются не раздельно, а в виде сплошного пятна, цвет которого зависит от соотношения количеств единичных красок.

Аддитивный синтез подчиняется вполне определенным зако­нам, сформулированным Г. Грассманом. Согласно первому закону, любой цвет может быть получен при смешении трех линейно не­зависимых цветов. А это означает, что при смешении любых двух из этих цветов не должен получаться третий. Однако из существующего неограниченного числа линейно независимых ком­бинаций трех цветов выбирают только ту, которая воспроиз­водится легче. Наиболее подходящей в этом отношении является комбинация основных цветов: красного, зеленого и синего. В международной системе измерений этим цветам соответствуют параметры X, У, Z, представляющие собой векторы единичных цветов. Для получения цвета Ц их нужно смешать в количествах х, у, z, называемых координатами цвета, и это сочетание может быть описано следующим линейным уравнением:

Ц = хХ +уY +zZ (10.1) Другой закон аддитивности определяет цвет как самостоя­тельную величину. Согласно этому закону, цвет смеси зависит только от цветов смешиваемых компонентов и не зависит от их спектрального состава. Поэтому если смешивается несколько цветов, например Ц₁ , Ц₂, Ц₃:

Ц = Ц₁+Ц₂ + Ц₃, (10.2)

то при замене одного из цветов в правой части этого уравнения другим цветом, вызывающим одинаковое с ним возбуждение глаза, результирующий цвет левой части уравнения не нарушится. Таким образом, цвет простого излучения можно заменить цветом сложного излучения, и наоборот.

Этот закон позволяет описывать цвета достаточно простыми математическими соотношениями. Так, например, чтобы сложить несколько цветов, достаточно каждый из цветов представить в виде суммы основных цветов в соответствии с первым законом:

Ц ₁= х₁Х +у₁Y +z₁Z

Ц ₂= х₂Х +у₂Y +z₂Z (10.3)

Ц₃ = х₃Х +у₃Y +z₃Z

Уравнение свидетельствует, что при сложении цветов складываются координаты цветов или, точнее, при определении ко­ординат суммы цветов складываются взвешенные координаты цветов, ее составляющих.

Расчет координат цвета несветящихся объектов производит­ся на основании определения на спектрофотометре значений спектральных коэффициентов отражения ρ_λ, или пропускания τ_λ, при стандартном источнике освещения, у которого известна от­носительная функция распределения мощности излучения Φ_λ, а кроме того, известны значения функции кривых сложения цветов (x, y, z).

Переходя от координат цвета к координатам цветности, можно определить цветовые характеристики объекта, т. е. цветовой тон, чистоту цвета и светлоту (последняя соответствует значению координаты цвета у).

Субтрактивный синтез, в отличие от аддитивного, основан не на сложении, а на вычитании цветов. Образование цвета происходит при прохождении белого цвета, содержащего основ­ные цвета, через прозрачные окрашенные среды.

Если на пути излучения будет находиться несколько сред, то вычитаемое в уравнении будет состоять из нескольких членов. Поскольку при субтрактивном синтезе используется имен­но несколько сред, они не могут быть скрашены в основные цвета, так как каждая из таких сред поглощала бы по две трети спектра. При попарном сочетании эти среды будут полностью поглощать проходящее через них излучение. В связи с этим для субтрактивного синтеза применяют среды, окрашенные не в основные, а в дополнительные цвета — желтый, пурпурный, голубой. Среды, окрашенные в эти цвета, пропускают две трети и поглощают одну третью часть спектра светового из­лучения. Поэтому для многокрасочного печатания применяют краски, окрашенные в эти цвета, комплект которых называется триадой.

При трехкрасочном печатании синтез цветов осуществляется на основе применения трех красок, каждая из которых поглощает один из основных цветов. Особенность его заключается еще и в том, что в красочном слое избирательное вычитание одних излуче­ний и пропускание других происходит дважды. Излучение снача­ла проходит через красочный слой до подложки, а затем, отра­жаясь от нее, вторично проходит тот же слой и, испытав при этом селективное поглощение, поступает в глаз наблюдателя.

Чтобы пропущенная часть излучения имела максимальную величину, краска должна обладать в зоне пропускания прозрач­ностью, а подложка должна характеризоваться высоким и неизби­рательным значением спектрального коэффициента отражения. Поэтому, при проведений трехкрасочного печатания используют главным образом мелованную бумагу, отличающуюся высокой бе­лизной.

Рисунок 12 - Схема образования основных и дополнительных цветов при субтрактивном синтезе триадных печатных красок: излучения К- красное; З-зеленое; С-синее краски: Ж-желтая; П-пурпурная; Г-голубая.

На рис. 12 показаны схемы образования цветов при субтрак­тивном синтезе на примере использования триадных красок. (рис. 12 иллюстрирует случай идеального субтрактивного син­теза, выполненного при условии использования источнику с еди­ничными основными излучениями, красок, абсолютно прозрачных в зонах пропускания и полностью поглощающих одну третью часть спектра, и подложки, полностью отражающей падающий свет. В результате такого субтрактивного синтеза образуется восемь различных цветов: белый при отсутствии красок (незапе­чатанная бумага), три дополнительных цвета при наложении на подложку одной триадной краски, три основных цвета при попар­ном совмещении триадных красок, черный при тройном наложении, тех же красок.

Явление муара при многокрасочном печатании. На цветоделенных формах высокой и офсетной печати раст­ровые элементы расположены под определенными углами. Это свя­зано с условиями проведения печатных процессов, которые сказа­лись уже в ранний период развития многокрасочного печатания и в меньшей степени, но еще сказываются и в настоящее время. К этим условиям в первую очередь относятся оптические свойства печатных красок и точность их совмещения, или приводка.

При изготовлении цветоделенных форм достаточно часто применяются растры линиатурой 54, 60 лин/см и более. При таких линиатурах минимальный диаметр круглого растрового элемента на формах офсетной печати практически равен 15—20 мкм. На формах высокой печати он несколько больше—20—30 мкм. Следо­вательно, при полном совмещении 4 разноокрашенных растровых элементов допуск на приводку должен быть около ±0,001 мм. Он может быть обеспечен как формными, так и печатными процес­сами, при условии использования абсолютно недеформирующихся материалов (фотопленки, бумаги). И еще одно условие — указан­ный допуск должен быть выдержан на протяжении печатания всего тиража. В настоящее время только передовые полиграфические предприятия могут обеспечить выпуск высококачественной красочной продукции с допуском на совмещение красок ±1 мм и менее. В начале же XX в. такая точность вообще была достижима. Именно поэтому оказался целесообразным поворот систем отдельных красок, так как при этом на главных участках Изображения (в светах и полутонах) применяемые в то время Кроющие краски почти не перекрывали друг друга. Вместе с тем то позволило увеличить допуск на совмещение красок.

Однако, как показала практика, поворот растровых систем не может производиться произвольно. Дело в том, что при любой комбинации углового расположения растровых систем на оттисках возникает не имеющий отношения к воспроизводимому изоб­ражению более или менее заметный цветной узор, или муар. Изучение муара при различных углах поворота, одной из двух растровых крестообразных сеток показало, что он отсутствует при установке их на один и тот же угол. Но при незначительном уловом смещении одной из них он появляется. Причем сначала возникает резко заметный муар, получивший название квадратного, так как его узор состоит из подобных элементов.