Расширение цветового охвата в процессе листовой офсетной печати путём подбора компонентов печатной системы
На правах рукописи
Голунов Александр Владимирович
РАСШИРЕНИЕ ЦВЕТОВОГО ОХВАТА В ПРОЦЕССЕ ЛИСТОВОЙ
ОФСЕТНОЙ ПЕЧАТИ ПУТЁМ ПОДБОРА КОМПОНЕНТОВ
ПЕЧАТНОЙ СИСТЕМЫ
Специальность 05.02.13 – машины, агрегаты и процессы
(печатные средства информации)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва – 2012
Работа выполнена на кафедре «Дизайн и технологии медиаиндустрии» в ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет»
Научный руководитель: Варепо Лариса Григорьевна
кандидат технических наук, доцент
Официальные оппоненты: Кузнецов Юрий Вениаминович
доктор технических наук, профессор
заведующий кафедрой «Технология полиграфи-
ческого производства» Северо-Западного
института печати ФГБОУ ВПО «Санкт-
Петербургского государственного университета
технологии и дизайна»
Будникова Ольга Александровна
кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Московский государственный
университет печати имени Ивана Федорова»
Ведущая организация: ЗАО «Полиграф», г. Омск
Защита диссертации состоится «22» мая 2012 года в 13.00 часов
на заседании Диссертационного совета Д 212.147.01 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 2 а, аудитория 1211.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета печати имени Ивана Федорова.
Автореферат разослан «___»__________ 2012 г.
Ученый секретарь
Диссертационного совета Д 212.147.01,
доктор технических наук, профессор Е.Д. Климова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность данной диссертационной работы обусловлена следующими причинами.
- Увеличение числа факторов, влияющих на цветовоспроизведение печатной системы, таких, как установки управляющих программ фотовыводных устройств и печатных машин, красящие компоненты различных марок и производителей, а также большой ассортимент запечатываемых материалов с различными свойствами и составом.
- Развитие новых способов печати и применение запечатываемых материалов, удовлетворяющих потребности узкой специализации продукта, для производства которого они предназначаются.
- Отсутствие достаточной теоретической базы по вопросу влияния на цветовоспроизведение свойств поверхности запечатываемых материалов, ассортимент которых на рынке постоянно обновляется, для того чтобы иметь возможность моделировать данный процесс аналитически.
Для обеспечения высокого качества печати многокрасочных оттисков, в соответствии с предъявляемыми требованиями, необходимо обеспечить оптимальный подбор системы печати «машина – краска - бумага».
Система печати – это совокупность технических и технологических средств подготовки печати и непосредственно печати – от оригинального изображения до конечного оттиска. Запечатываемый материал является одним из основных компонентов системы печати наряду с такими компонентами системы печати, как красящие материалы и печатное оборудование. Свойства запечатываемого материала оказывают воздействие на печатный процесс в целом и на цветовоспроизведение системы печати в частности.
В настоящее время вопросу влияния свойств запечатываемого материала на качество цветовоспроизведения уделяется внимание многими исследовательскими коллективами, работающими в области полиграфии и издательского дела. Степень влияния свойств материала на цветопередачу печатной системы в целом достаточно велика, однако не имеет четкого теоретического описания. Последнее означает, что разработка новых методов анализа свойств запечатываемых материалов, а также методов, позволяющих моделировать цветовой охват существующих систем печати в зависимости от свойств, применяемых запечатываемых материалов и их свойств, является актуальной задачей.
Цель диссертационной работы - достижение максимального качества листовой офсетной печати при заданных характеристиках печатной системы.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
- Осуществить оценку цветовоспроизведения печатной системы и установить зависимость цветовоспроизведения печатной системы от свойств поверхности запечатываемого материала.
- Разработать методику оценки и расчета объема тела цветового охвата, позволяющую получить максимально точные данные об уровне воспроизведения цвета на материале.
- Произвести комплексную оценку качества поверхности запечатываемого материала. Проанализировать эффективность комплексного показателя качества поверхности для прогнозирования цветовоспроизведения на материале.
- Разработать модель, позволяющую прогнозировать цветовой охват печатной системы.
Объект исследования – печатная система для получения оттисков, отпечатанных способом офсетной полноцветной печати на листовых машинах.
Методы исследования
Экспериментальные исследования выполнялись с использованием методов колориметрии с инструментальным определением спектральных характеристик образцов цветов и материаловедения с инструментальным определением исследуемых свойств запечатываемого материала. В диссертационном исследовании применяются аналитические и численные методы, методы математической статистики, корреляционно-регрессионный анализ и теория планирования эксперимента.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Результаты исследования влияния печатных свойств запечатываемого материала на объем тела цветового охвата печатных систем.
- Математическая модель, отражающая зависимость объема цветового охвата печатной системы от основных свойств поверхности запечатываемого материала.
- Рекомендации по подбору компонентов печатной системы при заданных ее характеристиках для улучшения цветовоспроизведения в процессе листовой офсетной печати.
Научная новизна
В результате теоретических и экспериментальных исследований для полиграфической отрасли решена задача повышения качества цветовоспроизведения печатной системы.
- Предложен критерий количественной оценки качества печатной продукции, который, в отличие от существующих, показывает тесную взаимосвязь с параметрами печатного процесса, свойствами запечатываемого материала и объективно характеризует цветопередачу в системе «печатная краска – бумага – печатная машина». В качестве данного критерия использован показатель объема тела цветового охвата печатной системы, рассчитанного методом аналитического интегрирования.
- Разработана модель, позволяющая прогнозировать качество цветопередачи системы офсетной печати на основе структурных и оптических свойств поверхности материала.
- Разработана методика комплексной оценки качества поверхности запечатываемого материала – одного из основных компонентов печатной системы, в результате использования которой получен показатель, учитывающий структурные и оптические свойства поверхности материала и имеющий тесную взаимосвязь с объемом тела цветового охвата. Методика основана на применении измерительного метода комплексной оценки качества с использованием метода предельных и номинальных значений при расчете коэффициентов весомости единичных свойств.
- Даны рекомендации по подбору компонентов печатной системы, следование которым обеспечивает необходимый цветовой охват при многокрасочной печати при заданных характеристиках печатной системы, отличающийся в необходимости анализа цветовых характеристик электронной копии изображения и тела цветового охвата печатной системы.
Практическая ценность
Практическая ценность работы состоит в:
- разработке рекомендаций, позволяющих полиграфическим предприятиям осуществить рациональный выбор компонентов печатной системы с учетом особенностей технологического процесса печати на листовых офсетных машинах для расширения цветового охвата печатной системы;
- адаптации методики бесконтактной профилометрии для оценки структурных свойств поверхности запечатываемого материала, проведены ее испытания и внедрение на базе исследовательской лаборатории ТПУ ФТИ "ЦИСМ". Методика может быть использована производителями сырья и контролирующими органами;
- разработке в ходе диссертационного исследования программ и алгоритмов, которые могут быть использованы как обучающие при подготовке студентов в вузах, а также типографиями и производителями расходных материалов для прогнозирования качества цветовоспроизведения.
Реализация результатов исследования
Для реализации результатов исследования были проведены технологические испытания методики оценки цветового охвата печатных систем на базе ОАО "Советская Сибирь" (г. Новосибирск) с целью оперативности контроля выпускаемой продукции.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены на следующих конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция «Научная сессия ТУСУР-2008»; VII Международная научно-техническая конференция «Динамика систем, механизмов и машин» (ОмГТУ, Омск, 2009 г.); VIII Международная научно-техническая конференция «Визуальная культура: дизайн, реклама, информационные технологии» (ОмГТУ, Омск, 2009 г.); 42-я Международная научно-техническая конференция высших учебных заведений в области технологий полиграфического производства (МГУП, Москва, 2010 г.); Международная научно-практическая конференция «Прикладная оптика – 2010» (Оптическое общество им. Д.С. Рождественского, СПб); II Международная научно-техническая конференция «Квалiлогiя книги – 2010 » (Львов, Украина); Международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» – 2010» (СПб); Международная конференция молодых ученых Print-2011 (СПбГУТиД СЗИП, СПб, 2011 г.); Х Международная научно-техническая конференция «Визуальная культура: дизайн, реклама, информационные технологии» (ОмГТУ, Омск, 2011 г.); 11-я Международная научно-практическая конференция «Качество, стандартизация, контроль: теория и практика»; 11-я Международная научно-техническая конференция «Друкарство молодое - 2011».
Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 статей, из них 5 в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК,14 тезисов, получены 2 свидетельства на разработанные программные продукты.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов. Содержит ___ страниц, __ рисунков, __ таблиц, _ приложения, список литературы из 121 наименования.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, определены основные направления реализации цели, дана краткая характеристика работы, отражена научная новизна и практическая ценность результатов исследований.
Рассмотрены основные группы свойств запечатываемых материалов. Изучена проблематика влияния свойств материала на передачу цвета при печати.
В первой главе в рамках обзора рассмотрена современная научная и периодическая литература, дан обзор и анализ работ, касающихся изучения свойств компонентов печатной системы и их влияния на цветовоспроизведение печатных систем, отечественных и зарубежных исследователей. Отмечен ряд работ, направленных на изучение свойств поверхности различных видов бумаги и картона, красочных композиций, их взаимодействия в процессе офсетной печати и влияния на цветовой охват систем печати и качество готового оттиска.
Приведены основы теории фракталов для анализа возможности аналитического описания поверхности запечатываемых материалов с помощью показателя фрактальной размерности. Проведен анализ методик оценки структурных и оптических свойств бумаг, а также современного состояния колориметрии.
Во второй главе описаны объекты исследований, освещены методики и техника экспериментальных исследований. Для изучения полноцветной офсетной печати и качества получаемых оттисков используются следующие материалы: интенсивные печатные краски для листовой офсетной печати марок TOYO Tianjin Ink Orion, а также Flint Group K+E Novavit F 700; в качестве запечатываемых материалов – бумага и картон с тиснением и мелованием поверхности. Запечатывание образцов осуществлялось на машине листовой офсетной печати Heidelberg марки Speedmaster 102-2.
Предложен алгоритм исследования микрогеометрии поверхности на установке MICRO MEASURE 3D station фирмы STIL, применительно к пористым запечатываемым материалам и к полученным на них оттискам.
Шероховатость и однородность поверхности определялись способами бесконтактной профилометрии и методами теории фракталов.
Построены профилограммы среза поверхности запечатываемого материала (рис.1 а), а также трехмерные модели поверхности (рис.1 б). На основании проделанного эксперимента были получены оценки шероховатости и однородности поверхности материала, выраженные показателями:
Ra – среднее значение абсолютной величины отклонения профиля Y в пределах базовой длины l (l=b-a).
Rq – среднеквадратическое отклонение профиля.
Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам.
Для оценки однородности поверхности запечатываемого материала предлагается ввести коэффициент однородности (Kоднород), получаемый соотношением объема материала к общему объему поверхностного слоя:
Kоднород. = Vматериала / Vобщ.
а)
б)
Рисунок 1 – Результат исследования шероховатости и однородности
поверхности методом бесконтактной профилометрии, представленный
в виде трехмерной модели поверхности (а) и профиля среза поверхности материала (б)
В качестве альтернативного показателя структуры поверхности материала был выбран показатель фрактальной размерности. Данный показатель является основным при описании свойств фрактальных (самоподобных) объектов. Для определения фрактальной размерности был выбран прямой геометрический метод, реализованный при наложении сеток с изменяющимся размером ячейки на профиль поверхности материалов. Для расчета фрактальной размерности было разработано специализированное программное обеспечение.
Белизна поверхности запечатываемого материала определялась по денситометрическим характеристикам поверхности, определенным с помощью спектрофотометра:
W = 100/(10D),
где W – белизна поверхности материалов, %;
D – оптическая плотность поверхности материала.
Оценка качества цветовоспроизведения осуществлялась классическими методами колориметрии МКО. Для оценки цветового охвата использовалась шкала, содержащая 1260 разноокрашенных полей. В каждом поле шкалы смешивается не более двух красок, а также третьей – черной при воспроизведении градаций теней. Бинарные наложения красок осуществляются в различных пропорциях: по 20 пропорций на каждое бинарное наложение красок.
Такое количество полей позволяет выделить в цветовом пространстве цветовой охват чистых цветов без значительных потерь информации.
Для каждого поля шкалы вычислялись координаты цвета L*a*b* МКО с помощью спектрофотометра Gretag Macbeth Spectro Eye. По полученным данным в системе координат цветового пространства L*a*b* МКО строилось тело цветового охвата, визуализировавшееся на графике. Особый интерес в рамках решения поставленной данной работой задачи представлялся в определении геометрических характеристик тела цветового охвата, прежде всего - объема.
Объем тела цветового охвата, выраженный в единицах E, следует считать точной численной характеристикой способности печатной системы качественно воспроизводить гамму цветов изобразительного оригинала.
Для расчета показателя объема тела цветового охвата был разработан метод численного интегрирования.
Анализ денситометрической функции качества печатного процесса или относительного контраста печати производился по стандартной методике, рекомендованной ГОСТ (ISO).
Комплексная оценка параметров поверхности запечатываемого материала осуществлялась аналитическим методом предельных и номинальных значений определения коэффициентов весомости единичных свойств поверхности:
Kо = 100 / Б m1+ Ra / Rэт m2 + 1 / Kоднород. m3,
где Kо – комплексный показатель качества поверхности материала;
Ra – шероховатость поверхности запечатываемого материала;
Б – белизна запечатываемого материала;
Kоднород. – коэффициент однородности поверхности;
m1, m2, m3 – коэффициенты весомости соответствующего единичного показателя качества поверхности материала, которые определяются согласно формуле:
.
Третья глава посвящена экспериментальному исследованию цветового охвата различных печатных систем и установления его зависимости от показателей свойств компонентов печатной системы.
Методом бесконтактной профилометрии проведена экспериментальная оценка показателей микрогеометрии запечатываемых материалов, входящих в печатную систему, определены показатели шероховатости Ra, Rz, Rq, а также альтернативного показателя качества – фрактальной размерности профиля среза поверхности запечатываемого материала (Dc) (табл. 1). Рассчитан коэффициент однородности Kоднород. (табл. 2).
Экспериментально установлена зависимость цветового охвата и свойств поверхности материалов, входящих в печатную систему, и показателей
однородности поверхности запечатываемых материалов (табл.4).
Таблица 1
Результаты оценки цветового охвата и свойств поверхности
материалов, входящих в печатную систему
| № | Марка материала | Ra | Rq | Rz | Dc | V тцо, ед Е (K+E Novovit) | V тцо, ед Е (Orion) | ||||||
| Бумага | |||||||||||||
| 1 | Zeta (молоток) | 1,910 | 2,350 | 12,200 | 1,015 | 92046 | 96581 | ||||||
| 2 | Zeta (лен) | 2,160 | 2,640 | 13,400 | 1,013 | 95540 | 96668 | ||||||
| 3 | Luxpack | 3,750 | 4,680 | 22,000 | 1,029 | 75678 | 73853 | ||||||
| 4 | Katlin | 3,790 | 4,990 | 25,600 | 1,022 | 88524 | 92636 | ||||||
| Картон | |||||||||||||
| 5 | Alaska | 0,529 | 0,642 | 3,260 | 1,014 | 92481 | 98854 | ||||||
| 6 | Maule | 0,444 | 0,558 | 3,010 | 1,014 | 119199 | 125838 | ||||||
| 7 | Chromocard | 0,801 | 1,020 | 4,800 | 1,011 | 96877 | 101248 | ||||||
| 8 | Ладога | 5,110 | 6,860 | 39,500 | 1,053 | 81579 | 83648 | ||||||
| 9 | Avantage | 2,780 | 3,270 | 15,000 | 1,019 | 84100 | 87422 | ||||||
Таблица 2
Результаты оценки цветового охвата печатной системы и показателей
однородности поверхности запечатываемых материалов
| № п/п | Марка материала | Коэффициент однородности поверхности материала, Коднород. | V тцо, ед Е (K+E Novovit) | V тцо, ед Е (Orion) | ||||||||||
| Vматер. | Vпустот | Vобщий | Коднород. | |||||||||||
| Бумага | ||||||||||||||
| 1 | Zeta (молоток) | 13,45 | 23,3 | 36,75 | 0,37 | 92046 | 96581 | |||||||
| 2 | Zeta (лен) | 35,2 | 21,86 | 57,06 | 0,62 | 95540 | 96668 | |||||||
| 3 | Luxpack | 17,73 | 34,31 | 52,04 | 0,34 | 75678 | 73853 | |||||||
| 4 | Katlin | 15,69 | 14 | 29,69 | 0,53 | 88524 | 92636 | |||||||
| Картон | ||||||||||||||
| 5 | Alaska | 29,1 | 8,94 | 38,04 | 0,76 | 92481 | 98854 | |||||||
| 6 | Maule | 12,49 | 7,78 | 20,27 | 0,62 | 119199 | 125838 | |||||||
| 7 | Chromocard | 5,07 | 2,5 | 7,57 | 0,67 | 96877 | 101248 | |||||||
| 8 | Ладога | 13,78 | 9,38 | 23,16 | 0,59 | 81579 | 87422 | |||||||
| 9 | Avantage | 20,94 | 13,88 | 34,82 | 0,60 | 84100 | 83648 | |||||||
Исследования денситометрической функции качества печатного процесса (относительного контраста печати) и показателя качества цветовоспроизведения изображения на материале производились по оттискам, выполненным на офсетном печатном оборудовании фирмы Heidelberg марки Speedmaster 102-2. Выдерживались необходимые процедуры по акклиматизации бумаги, поддержанию постоянных климатических условий и времени стабилизации печатного изображения.
Рисунок 2 – Шкала цветового охвата печатной системы
с полями контроля параметров печатного процесса
Шкала цветового охвата системы печати представлена на рисунке 2. Результаты исследования параметров печатного процесса представлены в таблице 3.
Для последующего корреляционного анализа зависимостей параметров поверхности материала и качества цветовоспроизведения, определяемого через показатель объема тела цветового охвата, значения цветового охвата печатной системы представлены в таблицах 1–4.
Оптические свойства исследовались спектрофотометрическим способом на основании показателя оптической плотности незапечатанного образца.
Методом корреляционного анализа произведена оценка взаимосвязи основных параметров поверхности материала с качеством цветовоспроизведения полиграфического процесса.
Результаты статистического анализа материалов исследований показали наличие корреляции оптических и структурных характеристик материалов с показателями качества цветовоспроизведения. Высокие корреляции всех групп исследованных показателей с объемом тела цветового охвата (табл. 5) позволили рассматривать эту характеристику как интегральный критерий оценки качества материала. На основании корреляционного анализа были получены характеристики степени взаимосвязи (r – коэффициент корреляции) и графические и аналитические интерпретации полученных зависимостей.
В таблице 6 представлены результаты, отражающие зависимость цветового охвата печатных систем от комплексного показателя качества поверхности запечатываемого материала. Предварительно произведен расчет коэффициентов весомости единичных свойств (табл. 7). Анализ экспериментальных данных показал, что при печати красками TOYO Tianjin Ink Orion позволяет воспроизвести более широкий охват цветов на исследуемых материалах в офсетной печатной системе. Наибольшее значение цветового охвата соответствует значению комплексного показателя 0,64 (для картона); 1,24 (для бумаги).
Таблица 3
Результаты исследования относительного контраста печатного процесса
| № п/п | Марка материала | Относительный контраст печати, К | V тцо, ед Е (K+E Novovit) | V тцо, ед Е (Orion) | |
| Бумага | |||||
| 1 | Zeta (молоток) | 0,23 | 92046 | 96668 | |
| 2 | Zeta (лен) | 0,24 | 95540 | 96581 | |
| 3 | Luxpack | 0,18 | 75678 | 73853 | |
| 4 | Katlin | 0,26 | 88524 | 92636 | |
| Картон | |||||
| 6 | Alaska | 0,26 | 92481 | 98854 | |
| 7 | Maule | 0,27 | 119199 | 125838 | |
| 9 | Chromocard | 0,25 | 96877 | 101248 | |
| 13 | Ладога | 0,21 | 81579 | 83648 | |
| 14 | Avantage | 0,23 | 84100 | 87422 | |
Таблица 4
Результаты оценки цветового охвата и оптических свойств
материалов, входящих в печатную систему
| № п/п | Марка материала | Белизна, % | Dопт | V тцо, ед Е (K+E Novovit) | V тцо, ед Е (Orion) |
| Бумага | |||||
| 1 | Zeta (молоток) | 95,50 | 0,02 | 92046 | 96581 |
| 2 | Zeta (лен) | 95,49 | 0,02 | 95540 | 96668 |
| 3 | Luxpack | 93,33 | 0,03 | 75678 | 73853 |
| 4 | Katlin | 89,13 | 0,05 | 88524 | 92636 |
| Картон | |||||
| 5 | Alaska | 95,49 | 0,02 | 92481 | 98854 |
| 6 | Maule | 95,49 | 0,02 | 119199 | 125838 |
| 7 | Chromocard | 91,20 | 0,04 | 96877 | 101248 |
| 8 | Ладога | 89,13 | 0,05 | 81579 | 83648 |
| 9 | Avantage | 93,33 | 0,03 | 84100 | 87422 |
Таблица 5
Результаты статистической обработки экспериментальных данных
| Группа свойств | Показатель свойства | Группа материалов | Коэффициент корреляции, r | Аналитическое выражение |
| Структурные свойства | Ra | Бумага | 0,75 | VТЦО = -6439,90 Ra+106638,80 |
| Картон | 0,74 | VТЦО = -5312,60 Ra +105115,30 | ||
| Rz | Бумага | 0,60 | Vтцо =-806,50 Rz+102705,88 | |
| Картон | 0,65 | Vтцо =-630,08 Rz +103110,04 | ||
| Rq | Бумага | 0,71 | Vтцо = -4466,92 Rq +104318,25 | |
| Картон | 0,70 | Vтцо = -3861,29 Rq +104384,59 | ||
| Dc | Бумага | 0,96 | Vтцо = -(1,15 106) Dc+(1,26 106) | |
| Картон | 0,54 | Vтцо =-473650,48 Dc +579012,72 | ||
| Оптические свойства | Б | линейная – 0,62 | Vтцо = 2884,23 Б – 169589,94 | |
| полиномиальная – 0,76 | Vтцо = 469,52 Б2 – 82712,52 Б + (3,72106) | |||
| Параметры печатного процесса | К | линейная - 0,88 | Vтцо = 401895,723 Котносит. 5518,148 | |
| полиномиальная – 0,92 | Vтцо = (1,364106)  Котнос. 2 349518,29 Котнос + 94970,23 | |||
| Однородность поверхности | Vпустот | 0,67 | Vтцо = -721,7 ( Vпустот.поверх.) + 104810,70 | |
| Коднород. | 0,70 | Vтцо = 44586,80 (Коднород..)+ 67214,20 | ||
Таблица 6
Результаты оценки цветового охвата печатной системы и комплексного
показателя качества поверхности запечатываемого материала
| Марка материала | Комплексный показатель качества, К | V тцо, ед Е (K+E Novovit) | V тцо, ед Е (Orion) |
| Бумага | |||
| Zeta лён | 1,25 | 95540 | 96581 |
| Zeta молоток | 1,30 | 92046 | 96668 |
| Luxpack лён | 2,68 | 75678 | 73853 |
| Katlin | 2,03 | 88524 | 92636 |
| Картон | |||
| Alaska | 1,70 | 92481 | 98854 |
| Maule | 0,64 | 119199 | 125838 |
| Chromocard | 1,11 | 96877 | 101248 |
| Avantage | 1,76 | 84100 | 87422 |
| Ладога | 2,88 | 81579 | 83648 |
Таблица 7
Коэффициенты весомости единичных свойств поверхности
запечатываемого материала
| № п/п | Наименование показателя свойства | Коэффициент весомости |
| 1 | Коэффициент однородности поверхности | 0,194 |
| 2 | Белизна | 0,324 |
| 3 | Шероховатость | 0,482 |
Статистический анализ взаимосвязи комплексного показателя качества поверхности и показателя качества цветовоспроизведения показал высокую корреляцию. Это позволяет нам говорить о комплексном показателе качества поверхности запечатываемого материала как о показателе, наилучшим образом описывающем свойства запечатываемого материала и его возможность передавать цветовые параметры изображения без искажений применительно к процессу листовой офсетной печати.
Данное утверждение подтверждается значением коэффициента корреляции r = 0,95 (r=0.86) для бумаги (картона) соответственно с учетом линейной аппроксимации. Аналитические выражения, интерпретирующие данную взаимосвязь:
Vтцо = 12251,60 Kкомп + 110247,40 ;
Vтцо = 15255,40 Kкомп + 119602.
Одним из важных факторов, оказывающих влияние на качество оттисков офсетной печати, является скорость печати, изменение которой позволяет регулировать эффективную площадь контакта запечатываемого материала и печатной краски. Проведенные эксперименты показали, что наилучшие значения цветового охвата печатной системы наблюдаются при диапазоне скоростей от 4000 об/час до 7000 об/час. применительно к исследуемым бумагам и в диапазоне от 7000 до 10000 об/час. к картонам (табл.8).
Таблица 8
Значения цветового охвата печатной системы при различной скорости печати
| Марка материала | V тцо, ед Е (Orion) | |||
| 4000 об/час | 7000 об/час | 10000 об/час | 13000 об/час | |
| Бумага | ||||
| Zeta лён | 96581 | 95872 | 94135 | 95800 |
| Zeta молоток | 96668 | 96135 | 96700 | 95173 |
| Luxpack лён | 73853 | 72200 | 71840 | 70132 |
| Katlin | 92636 | 91870 | 90140 | 91291 |
| Картон | ||||
| Alaska | 98111 | 98854 | 98751 | 98011 |
| Maule | 123091 | 125838 | 124210 | 121870 |
| Chromocard | 101300 | 101248 | 101400 | 100234 |
| Avantage | 86034 | 87422 | 87021 | 85700 |
| Ладога | 80317 | 83648 | 83078 | 78352 |
Согласно экспериментальным данным структура поверхности материала оказывает влияние на колориметрическую точность офсетной листовой печати, а также на общий диапазон цветов, воспроизводимых в рамках выбранной печатной системы, что подтверждается значениями объема тела цветового охвата, а также проекцией сечения тела, плоскостью а*b*, отражающей охват максимально насыщенных цветов, воспроизводимых на конкретном материале в рамках замкнутой печатной системы (рис. 3).
В четвертой главе представлены рекомендации по подбору запечатываемого материала для оптимальной цветопередачи при заданных условиях в печатной системе «печатная краска – бумага – печатная машина», которые заключаются в выполнении операций, последовательность которых представлена на рисунке 4.
Подбор материала реализуется в четыре этапа. На первом этапе для оценки цветового охвата печатной системы (ПС) производится тестирование ее с помощью шкал оценки цветового охвата (см. рис. 2).
Рисунок 3 - Цветовой охват на диаграмме a*b* для печатных систем,
содержащих запечатываемые материалы различных марок: 1 –Maule GC-2 (225 г/м2);
2 –Luxpack (120 г/м2)
Второй этап это оценка цветовых характеристик оригинала (ЦХО). Определяются координаты цвета всех мельчайших элементов изображения (пикселей) в колориметрическом пространстве sRGB, и осуществляется пересчет их в координаты цветового пространства CIE L*a*b*. Для реализации второго этапа было разработано специальное программное обеспечение. На третьем этапе необходимо отобразить тело цветового охвата печатной системы (ТЦОПС) и элементы воспроизводимого изображения в одном цветовом пространстве CIE L*a*b*. При вхождении всех элементов изображения в ТЦОПС изображение будет воспроизведено печатной системой без искажений и сжатия общего цветового контраста. Осуществить подбор составляющих печатной системы, которые в состоянии обеспечить максимальную колориметрическую точность при печати, позволяет четвертый этап.
Из всего множества протестированных сочетаний составляющих печатной системы выбирают оптимальное, при котором подавляющее большинство элементов будет поглощено ТЦОПС, руководствуясь экономическими и технологическими параметрами материалов (бумага и краска) (рис.5).
Рисунок 4 – Блок-схема процесса подбора запечатываемого материала
для оптимальной цветопередачи печатной системы
Рисунок 5 – Воспроизведение цветовых характеристик
печатной системы (а) и электронной копии оригинала (б)
в равноконтрастном цветовом пространстве CIE L*a*b*
С помощью метода планирования эксперимента расширены теоретические представления о влиянии белизны и шероховатости поверхности материала на цветовоспроизведение в процессе полиграфической печати офсетным способом с учетом характеристик запечатываемого материала (Vтцо ). Каноническое уравнение разработанной модели имеет вид
Vтцо = 76851,71 + 16297,79
((Ra)2) + 13464,89
((Б)2).
С геометрической точки зрения данное уравнение является уравнением эллиптического параболоида. Графическая интерпретация разработанной модели представлена на рисунке 6.
Результаты проверки адекватности разработанной модели представлены в таблице 9.
Таблица 9
Результаты оценки отклонения теоретических значений объема тела цветового охвата от экспериментальных данных
| Материалы | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
 | 105051 | 90634 | 104187 | 102558 | 91278 | 99869 | 72038 | 88100 |
 | 97051 | 101151 | 93670 | 93558 | 91365 | 89352 | 82555 | 87100 |
 | 12 | 10 | 11 | 10 | 2 | -11 | 12 | 3,5 |
Среднее отклонение составляет 3,46 %. Адекватность модели – 96,54 %.
Следовательно, модель адекватна.
Трехмерная поверхность отклика, которая отражает влияние таких факторов, как микрогеометрия поверхности запечатываемого материала Ra и белизна поверхности материала Б на объем тела цветового охвата печатной системы, в состав которой входит материал с заданными характеристиками.
Согласно данной модели были разработаны рекомендации по ее использованию.
- Абсолютный минимум качества цветовоспроизведения наблюдается при значениях шероховатости Ra = 2,66 мкм и Б = 90,45 % и составляет 76852,71 Е3.
- При увеличении показателя белизны до 99 % значение показателя объема тела цветового охвата растет до величины в 130611 Е3.
Рисунок 6 – Трехмерная поверхность отклика
- При уменьшении шероховатости от значения Ra = 2,66 до
Ra = 0,275 мкм, согласно модели, происходит увеличение цветового охвата до максимального значения, достигнутого в рамках используемой печатной системы и равного 174546 Е3. - Согласно разработанной модели, подбор запечатываемого материала позволяет регулировать качество цветовоспроизведения изображения в рамках замкнутой печатной системы. Характеристики материала могут способствовать увеличению цветового охвата более чем в 2,3 раза. В абсолютных единицах МКО эта величина составляет 97694 Е3. Это соответствует 1865 цветам, различимым стандартным колориметрическим наблюдателем МКО, которые будут потеряны для воспроизведения в случае подбора материала с различными структурными и оптическими свойствами поверхности.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
В диссертации изложены научно обоснованные технические разработки в области оценки качества цветопередачи многокрасочной офсетной печати. Внедрение этих разработок будет способствовать научно-техническому прогрессу в полиграфической промышленности и повышению качества печатной продукции, выполненной офсетным способом. Разработаны практические рекомендации по подбору компонентов печатной системы при заданных характеристиках.
В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие основные результаты:
1. Разработаны рекомендации по подбору компонентов печатной системы печатная краска – бумага – печатная машина для оптимального цветовоспроизведения при заданных условиях.
2. Экспериментально установлено, что наибольший цветовой охват печатной системы достигается с применением краски TOYO Tianjin Ink Orion в заданных условиях печатной системы среди бумаг на материале Zeta и составляет 96668 ед Е, и среди картонов на материале Maule GC-2 составляет 125838 ед Е.
3. Экспериментально установлены корреляционные зависимости между объемом цветового охвата и показателями свойств запечатываемых материалов как компонента печатной системы. Произведена комплексная оценка свойств поверхности запечатываемых материалов. Показано, влияние свойств поверхности материалов на режимы печати, а также на качество цветовоспроизведения листовой офсетной печати. Установлено, что наилучшие значение цветового охвата достигаются в диапазоне скоростей: 4000-7000 для бумаги; и 7000-10000 об/час для картона.
4. Предложены алгоритм исследования микрогеометрии поверхности на установке Micro Measure 3D station фирмы Stil, отличающийся режимными параметрами процесса и алгоритм оценки фрактальной размерности поверхности применительно к пористым запечатываемым материалам и к полученным на них оттискам. Описание структуры поверхности запечатываемых материалов с помощью показателей теории фракталов не достаточно эффективно в виду низкой корреляции со стандартными показателями шероховатости и однородности, что снижает вероятность объективной оценки качества цветовоспроизведения печатной системы.
5. Разработана модель, позволяющая оценить цветовой охват при заданных характеристиках печатной системы. Полученные решения позволяют с высокой степенью точности производить оценку цветового охвата печатных систем методом аналитического интегрирования.
6. Методика оценки цветового охвата и рекомендации по подбору компонентов офсетной листовой печатной системы опробированны в типографии ЗАО «Советская Сибирь». Экономический эффект от внедрения ожидается за счет повышения качества выпускаемой продукции вследствие оптимального подбора компонентов печатной системы.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.
Статьи в журналах, входящих в перечень ВАК
- Варепо, Л.Г., Голунов, А.В. Оценка цветопередачи оттисков в процессе воспроизведения изображения на упаковочных картонах // Известия высш. учеб. заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. – 2009. – № 5. – С. 3–9. (0,35 п.л. / 0,15 п.л.)
- Голунов, А.В., Варепо, Л.Г. К вопросу улучшения качества воспроизведения изображений полиграфическим способом // Омск. науч. вестник.
Сер. Приборы, машины и технологии: журнал. – Омск: ОмГТУ, 2010. –
№ 3 (93). – С. 231 – 235. (0,5 п.л. / 0,5 п.л.) - Кобенко, В.Ю. Определение качества поверхности бумаги методом фрактального анализа / В.Ю. Кобенко, С.З. Ихлазов, А.В. Голунов // Омск. науч. вестник. Сер. Приборы, машины и технологии: журнал. – Омск: ОмГТУ, 2011. – №3 (93) – С. 330 – 334. (0,1 п.л. / 0,1 п.л. / 0,3 п.л.)
- Бобров, В.И. Анализ показателей качества оттиска с параметрами микрогеометрии поверхности / В.И. Бобров, Л.Г. Варепо, А.В. Голунов //
Известия высш. учеб. заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. – 2011. – №4. – С. 3–15. (0,1 п.л. / 0,7 п.л. / 0,2 п.л.) - Голунов, А.В. К вопросу оценки неоднородности поверхности материалов для печати / А.В. Голунов, Л.Г. Варепо, С.З. Ихлазов // Известия вузов Северо-кавказ. регион. Технические науки. – 2011.– № 6. – С. 132–135. (0,2 п.л. / 0,2 п.л. / 0,1 п.л.)
Публикации в научных журналах и сборниках
- Бобров, В.И. Применение теории фракталов для описания и моделирования поверхности печатных материалов / В.И. Бобров, Л.Г. Варепо, А.В. Голунов // Вестник МГУП. - 2010.- №6. – С. 76–81. (0,125п.л./0,125 п.л./0,125 п.л)
- Варепо, Л.Г., Голунов, А.В. Влияние геометрии поверхности бумаги на цветопередачу оттиска // Advanced Materials Research. – 2011. – Vol. 174. –
Р. 366–369 (0,125 п.л. / 0,125 п.л.)
Свидетельства отраслевой регистрации
- Голунов, А.В. Программа определения фрактальной размерности профиля полиграфических материалов / А.В. Голунов, Л.Г. Варепо, С.З. Ихлазов // Свидетельство о регистрации электронного ресурса № 16110.
- Варепо, Л.Г. Программа оценки цветовоспроизведения печатной системы / Л.Г. Варепо, А.В. Голунов, О.В. Трапезникова // Свидетельство о регистрации электронного ресурса № 17108.
Материалы и тезисы конференций
- Голунов, А.В. Исследование влияния микрогеометрии поверхностного слоя упаковочных материалов на качество цветопередачи конечного оттиска / А.В. Голунов, Л.Г. Варепо, О.С. Больбот // Динамика систем, механизмов и машин: Матер. VII Междунар. науч.-техн. конф. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – Кн.5. – С. 48–52. (0,125 п.л./0,125 п.л. /0,125 п.л.)
- Голунов, А.В. Исследование прочностных свойств поверхностного слоя упаковочных материалов / А.В. Голунов, Л.Г. Варепо, Д.А. Хоменко // Динамика систем, механизмов и машин: Матер. VII Междунар. науч.-техн. конф. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – Кн.5. – С. 38–43.(0,125 п.л. / 0,125 п.л. / 0,125 п.л.)
- Голунов, А.В. Программная поддержка оценки цветопередачи /
А.В. Голунов, Л.Г. Варепо, А.С. Борисова // Визуальная культура: дизайн, реклама, информационные технологии: Матер. VIII Междунар. науч.-практ. конф. – Омск: ОмГТУ, 2009. – С. 176-178. (0,1п.л./0,1 п.л./0,1 п.л.) - Голунов, А.В., Борисова, А.С. Разработка программного обеспечения для оценки цветопередачи // Новые информационные технологии: тезисы докл. XVII междунар. школы-семинара. – М.: МИЭМ, 2009. – С. 216.
(0,05 п.л. /0,05 п.л.) - Голунов, А.В., Варепо Л.Г. Определение фрактальной размерности профиля поверхности бумаг (картонов) // Визуальная культура: дизайн, реклама, информационные технологии: Матер. IX Междунар. науч.-практ. конф. – Омск: ОмГТУ, 2010. – С. 175–177 (0,2 п.л. /0,2 п.л.).
- Варепо, Л.Г. Оценка микрогеометрии поверхности и ее роль в обеспечении качества печатной продукции / Л.Г. Варепо, А.В. Голунов, А.С. Борисова // Papers of the 42-th conference: international circle of educational institutes for graphic arts technology and management. – M.: MSUPA, 2010. – С. 145–151. (0,3 п.л. /
0,3 п.л./ 0,3 п.л.) - Варепо, Л.Г., Голунов, А.В. Применение теории фракталов для оценки качества печатных изображений // Стратегия качества в промышленности
и образовании: Матер. VI Междунар. конф. – Варна, 2010. – Т.2. – С. 482–485. (0,125 п.л. /0,125 п.л.) - Голунов, А.В., Варепо Л.Г. Структура бумаги и передача цвета // Прикладная оптика – 2010: Матер. Междунар. научн.-практ. конф. – СПб., 2010. – С. 282–286. (0,2 п.л. / 0,2 п.л.)
- Голунов, А.В. Разработка программного обеспечения для расчета показателя фрактальной размерности микропрофиля поверхности запечатываемых материалов. // Квалiлогiя книги: тези доповiдей II мiжнародна наук.-практ. конф. – Львiв: НВЕД УАД, 2010. – С. 39–40. (0,125 п.л.)
- Варепо, Л.Г., Голунов, А.В. Фрактальный подход к оценке микроструктуры поверхности бумаг // Высокие технологии, исследования, промышленность. Т.1. Сборник трудов IX Междунар. науч.-практ. конф. "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности". – СПб., 2010. – С. 305–307. (0,1 п.л. /0,1 п.л.)
- Голунов, А.В. Метод аналитического интегрирования для расчета объема тела цветового охвата // Визуальная культура: дизайн, реклама, информационные технологии: Матер. X Междунар. науч.-практ. конф. – Омск: ОмГТУ, 2011. – С. 146–148. (0,125 п.л.)
- Голунов, А.В. Оценка свойств рельефа поверхности запечатываемого материала // Междунар. конф. молодых ученых Print – 2011: тезисы. – СПб.: Петербургский ин-т печати, 2011. – С. 30. (0,06 п.л.)
- Голунов, А.В., Варепо, Л.Г. Контроль качества поверхности запечатываемого материала и оценка его влияния на цветовой охват печатной системы // Качество, стандартизация, контроль: теория и практика: Матер. 11-й Междунар. науч.-практ. конф. – Киев: АТМ Украины, 2011. – С. 21–23. (0,3 п.л. /0,3 п.л.)
- Голунов, А.В. Описание поверхности запечатываемого материала с помощью теории фракталов // Друкарство молодое: Матер. 11-i мiжднародноi науково-технiчноi конференцii студентiв i аспiрантiв., Киiв: изд-во «КПI», 2011. – С. 155 – 156. (0,125 п.л.)
Формат 60 х 84/16. Бумага офсетная
Печать на ризографе. Усл.печ. л. 1,25. Тираж 100 экз.
Отпечатано на кафедре «Дизайн и технологии медиаиндустрии» ОмГТУ
644050, г. Омск, пр. Мира, 11
