АНАЛИЗ ГРАДАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И КОНТРАСТА ПЕЧАТИ ОТТИСКОВ, ОТПЕЧАТАННЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ

АННОТАЦИЯ

В статье проведен анализ градационных характеристик и контраст печати оттисков, отпечатанных пьезоэлектрической технологией струйной печати. Регулирование печатных устройств струйной печати и системы управления цветом с учётом подобранного набора «чернила-бумага» являются основополагающими для обеспечения требуемого качества. Для контроля качества цветопередачи используют специализированные инструменты и методики измерения. Градационную передачу и контраст печати на оттиске традиционно оценивают по данным оптической плотности. В качестве печатной системы использовали МФУ струйное Epson Eco Tank L3200 и четыре вида бумаг с различной плотностью и поверхностной обработкой.  Анализ градационных кривых показал, что яркие и насыщенные цвета выявлены у глянцевой фотобумаги №2 массой 130 г/м², что объясняется ее гладкой и блестящей поверхностью, обеспеченной за счет каолинового покрытия хромированным нагретым валиком к бумаге. Коэффициент контраста (контраст печати) для голубой краски для всех бумаг близкое к нулю, что говорит о большем количестве чернил и потере мелких деталей в темной зоне спектра. Основываясь на данные компании Techkon идеальным является диапазон не больше 0,20-0,25, то можно сказать, что на всех бумагах, помимо №1 - офсетной бумаги 80 г/м², обеспечено воспроизведение мелких деталей в темной зоне спектр, кроме голубой краски. Глянцевое покрытие является оптимальным вариантом для качественной струйной печати и помимо этого обеспечивается экономичность за счет меньшего расхода красящего вещества.

ABSTRACT

 The article analyzes the gradation characteristics and print contrast of impressions printed using piezoelectric inkjet printing technology. The regulation of inkjet printing devices and color management systems, taking into account the selected ink-paper set, are fundamental to ensure the required quality. Specialized tools and measurement methods are used to control the quality of color rendering. The gradation transfer and print contrast on an impression are traditionally estimated based on optical density data. The Epson Eco Tank L3200 inkjet MFP and four types of papers with different densities and surface treatments were used as the printing system.  The analysis of the gradation curves showed that bright and saturated colors were detected in glossy photo paper No. 2 weighing 130 g/m², which is explained by its smooth and shiny surface provided by a kaolin coating with a chrome-plated heated roller to the paper. The contrast coefficient (print contrast) for blue ink for all papers is close to zero, which indicates a larger amount of ink and loss of fine details in the dark zone of the spectrum. Based on Techkon's data, the ideal range is no more than 0.20-0.25, so we can say that all papers, except No. 1, offset paper of 80 g/m², reproduce fine details in the dark area of the spectrum, except for blue ink. Glossy coating is the best option for high-quality inkjet printing and in addition, it provides cost-effectiveness due to lower consumption of dye.

Ключевые слова: Струйная печать, качество печати, оптическая плотность, градационный переход, контраст печати.

Keywords: Inkjet printing, print quality, optical density, gradation transition, print contrast.

Введение. В струйной печати, как и в других технологиях, вопрос управления качеством возник, как необходимость получить качественные многокрасочные изображения, и это всегда актуально. Регулирование печатных устройств и системы управления цветом с учётом подобранного набора «чернила-бумага» являются основополагающими для обеспечения этого качества [1-2]. Для контроля качества цветопередачи используют специализированные инструменты и методики измерения [3-4]. Градационную передачу на оттиске традиционно оценивают по данным оптической плотности, который вычисляют как десятичный логарифм от коэффициента поглощения ρ в минус первой степени:

Градационные кривые печати, построенные по значениям оптической плотности, определяют функции передачи плотностей основных красок (рис. 1, а). Кривые характеризуют величину краскопереноса в диапазоне 0...100% относительной площади растровых точек и могут быть получены измерением цветовой шкалы (например, Fogra 27) спектрофотометром. Следует учитывать, что из-за нестабильности всего печатного процесса градационные кривые меняются в течении времени. Для компенсации изменений выполняют перекалибровку системы.

Рисунок 1. а - градационные кривые передачи плотностей основных красок; б – цветовой охват СМУК, задаваемый массивом точек – Lab-координат

Значения оптической плотности не могут быть использованы для оценки цвета, так как по данным косвенно характеризуют опосредованную толщину красочного слоя на оттиске, зависящую от марки краски, марки и типа бумаги, марки и класса измерительного прибора — то есть абстрактная величина, зависящая от большого количества переменных [5].

Качество тоно- и цветовоспроизведения оценивают по площади цветового охвата, построенных по цветовым координатам тестовых полей. Цвет описывается тремя координатами – L*a*b*, измеряемые при использовании спектрофотометра. Величина L* (от 0 до 100) характеризует цвет от светлого до тёмного; величина a* (от -100 до 100) показывает степень красноты или зелёноватости; величина b*(от -100 до 100) — степень желтизны или голубизны [6]. Как видно из рис.1,а печатная система в неуравновешенном состоянии, преобладают желтый и черные цвета, требуется калибровка системы [7]. Широко распространенным дефектом печати является потеря градаций в тенях растровых изображений. Это возникает при увеличении подачи краски для лучшего воспроизведения деталей в светах изображения [8-9]. Для контроля воспроизведения теней растровых изображений служит показатель контраста печати — коэффициент Ширмера-Ренцера. По значениям оптических плотностей заливки Dv и растрового поля DR определяется относительный контраст печати (рис.2). Значение DR измеряется предпочтительно на уровне 3/4 растровой шкалы, например, на 75% или 80%-ном растровом поле шкалы контроля печатного процесса. Значение К [%] определяется по формуле:

Рисунок 2. Шкала для определения относительного контраста печати и кривая зависимости величины наката краски на значения контраста печати

Как видно из рис.2, увеличение наката краски способствует росту контраста, затем наблюдается стабильность, а потом начинает снижение. В области максимального значения контраста находится наилучшее для данной машины соотношение наката краски и величины растискивания. Если значение контраста близкое к нулю, то это указывает на увеличенную подачу краски, что приводит к затеканию краской пробельных элементов в растровом поле, большему растискиванию, потере деталей в тенях [10]. В работе [11] выявлено, что контраст печати при листовой офсетной печати уменьшается при увеличении технологического давления. Необходимость оценки качества печати при использование контрольно-измерительного оборудования объясняется тем, что по полученным данным можно выявить факторы, отрицательно влияющие на стабильное протекание печатного процесса, и вовремя устранить недостатки.

Целью данной работы является анализ градационных характеристик и контраст печати оттисков, отпечатанных струйной технологией, для оценки качества тоно- и цветовоспроизведения.

Экспериментальная часть. В качестве печатной системы использовалась МФУ струйное Epson Eco Tank L3200, технические характеристики которой представлены в табл.1.

Таблица 1.

Техническая характеристика МФУ струйное Epson Eco Tank L3200

Для анализа градационных характеристик и контраста печати оттисков, отпечатанных струйной технологией, измерены значения оптической плотности растровых полей для основной триады СМYК и смешанных цветов (СМ-синий, СY-зеленый, МY-красный), имеющихся на разработанном тест-объекте (рис.3).

Рисунок 3. Градационная шкала для основных цветов (СМYK)

По измеренным значениям оптической плотности построены градационные кривые (рис.4-7).

Рисунок 4. Градационная кривая оттиска, отпечатанного: а - на офсетной бумаге 80 г/м², б - на двусторонней глянцевой фотобумаге 130 г/м²

Рисунок 5. Градационная кривая оттиска, отпечатанного: а - на бумаге Epson Premium semigloss 130 г/м², б – на бумаге Epson Matte 140 г/м²

Рисунок 6. Градационная кривая: а - для голубого цвета; б – пурпурного цвета оттисков, отпечатанных на бумаге: №1 - офсетной бумаге 80 г/м², №2 -   двусторонней глянцевой фотобумаге 130 г/м², №3 - бумаге Epson Premium semigloss 130 г/м², №4 – бумаге Epson Matte 140 г/м²

Рисунок 7. Градационная кривая: а - для желтого; б – для черного цвета оттисков, отпечатанных на бумаге: №1 - офсетной бумаге 80 г/м², №2 - двусторонней глянцевой фотобумаге 130 г/м², №3 - бумаге Epson Premium semigloss 130 г/м², №4 – бумаге Epson Matte 140 г/м²

Анализ градационных кривых (рис.4-7) показал, что яркие и насыщенные цвета выявлены у бумаги №2 двусторонней глянцевой фотобумаге 130 г/м², что объясняется ее гладкой и блестящей поверхностью, обеспеченной за счет каолинового покрытия хромированным нагретым валиком к бумаге. Глянцевое покрытие оптимальный вариант для качественной струйной печати и помимо этого обеспечивает экономичность за счет меньшего расхода красящего вещества.

Для объективного контроля воспроизведения в темной зоне спектра деталей полутоновых изображений на оттисках, отпечатанных струйной печатью, использовали показатель контраста печати, определенный по формуле Ширмера-Ренцера. При расчете использовали относительную площадь растрового поля 80%, так как данное поле располагается на крайней границе «серого», где находится большинство полутонов. Значения коэффициента контраста вставлены в табл.2.

Таблица 2.

Значения оптической плотности 80 и 100% относительной площади растровых точек и коэффициента контраста на оттисках

Как видно из табл.2, коэффициент контраста (контраст печати) для голубой краски для всех бумаг близкое к нулю, что говорит о большем количестве чернил и потере мелких деталей в темной зоне спектра. Коэффициент контраста для пурпурной краски на бумаге №2 - двусторонняя глянцевая фотобумага 130 г/м²  и бумаги №4 - Epson Matte 140 г/м² близки к значениям компании Techkon для мелованной глянцевой бумаги. Выводы. По результатам многочисленных научных исследований считается, что в реальности идеальным является диапазон не больше 0,20-0,25. Если основываться на эти данные, то можно сказать, что на всех бумагах, помимо №1 - офсетной бумаги 80 г/м², обеспечено воспроизведение мелких деталей в темной зоне спектр, кроме голубой краски.

Список литературы:

1. М.Ю. Титова. Градационные траектории: получение и анализ / М.Ю. Титова, О.Б. Мильдер, Д.А. Тарасов. – В кн.: Информация: передача, обработка, восприятие. Материалы международной научно-практической конференции / под ред. А.Г. Тягунова, А.П. Сергеева. – Екатеринбург: УрФУ, 2016. – С. 120-125.
2. O.B. Milder. Inkjet printers linearization using 3D gradation curves / O.B. Milder, D.A. Tarasov, M.Yu. Titova // CEUR Workshop Proceedings. – 2017. – Vol. 1814. – P. 74-83.
3. С. Стефанов. Критерии оценки качества печатной продукции. — М.: Книга по Требованию, 2014. — 60 с.
4. С.Ю. Арапов, А.Г.Тягунов, С.П.Арапова Контроль единичных показателей качества// ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009. 36 с.
5. М. Сартаков. Правильный цвет как критерий выбора типографии // https://printdaily.ru/traditsionnyj-ofset/pravilnyj-cvet-kak-kriterij-vybora-tipografii
6. А. Грибунин. Оптимизация цветового охвата в глубокой печати // https://www.publish.ru/articles/200706_4740780
7. Как добиться предсказуемой цветопередачи в цифровой печати // https://www.offitec.ru/inf-kak-dobitsya-predskazuemoi-tsvetoperedachi-vtsifrovoi-pechati
8. Д. Гудилин. Денситометрия в офсетной печати // КомпьюАрт. 2003. №1. https://compuart.ru/article/8351.
9. А. Нетесов. Роль контраста в процессе контроля качества печати // Курсив. №2, 2003. http://www.kursiv.ru/kursivnew/kursiv_magazine/archive/40/22.php#text
10.  А. Нетесов. Все строится на контрастах, или как добиться полиграфической гармонии // Курсив. 2003. №2. https://www.kursiv.ru/kursivnew/kursiv_magazine/archive/40/22.php
11. Э.А. Алиев. Качество листовой офсетной печати при увеличении технологического давления // https://cyberleninka.ru/article/n/kachestvo-listovoy-ofsetnoy-pechati-pri-uvelichenii-tehnologicheskogo-davleniya/viewer