Расширение цветового охвата в процессе листовой офсетной печати путём подбора компонентов печатной системы

Актуальность данной диссертационной работы обусловлена следующими причинами.

1. 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 запечатываемые материалы с различными свойствами и составом.

2. Развитие новых способов печати и применение запечатываемых материалов, удовлетворяющих потребности узкой специализации продукта, для производства которого они предназначаются.

3. Отсутствие достаточной теоретической базы по вопросу влияния свойств поверхности запечатываемого материала на цветовоспроизведение для того, чтобы иметь возможность моделировать данный процесс аналитически.

Исследования в области цветового охвата систем воспроизведения начались сразу после изобретения многокрасочной автотипной репродукции. Основным запечатываемым материалом, используемым в процессах автотипного репродуцирования, с момента его изобретения и по наши дни, является бумага и картон. Согласно работам [65, 66, 67, 70], «бумага» — общий термин для материалов в виде сплошного листа или полотна, получаемых осаждением растительных, минеральных, синтетических волокон или их смесей из жидких суспензий на соответствующих формующих устройствах с добавлением или без добавления других веществ. На эти материалы можно наносить покрытия, их можно пропитывать в процессе изготовления или по окончании его, при этом они не теряют своей тождественности бумаге. Картон — это материал, также состоящий преимущественно из растительных волокон, но отличающийся от бумаги толщиной и массой квадратного метра. Условно принято считать, что картоном является материал, имеющий массу 1 м² более 250 г и толщину более 0,5 мм.

Отпечатать тираж с высоким качеством можно лишь в том случае, если заранее известны условия проведения процесса печатания и оптимально подобраны друг к другу машина, краска и бумага [23, 24] .

Система печати — это совокупность технических и технологических средств подготовки печати и непосредственно печати — от оригинального изображения до конечного оттиска [24, 56]. Запечатываемый материал является одним из основных компонентов системы печати, наряду с такими компонентами, как красящие материалы и печатное оборудование. Свойства запечатываемого материала оказывают воздействие на печатный процесс в целом и на цветовоспроизведение системы печати в частности [5,14,56,57,58].

Большое многообразие различных видов бумаг сводится к стандартной классификации в соответствии с ГОСТ 17 586–80 [71].

Совершенно очевидно, что при всем многообразии используемых материалов и способов печати, печатающие устройства воспроизводят на различных материалах цвета по-разному. Воспроизведение некоторых цветов можно откорректировать, используя, например системы управления цветом и цветовые профили. Причиной такого различия в воспроизведении цветов являются различные свойства запечатываемого материала.

При изготовлении бумаги к волокнистой массе часто добавляют проклеивающие вещества и минеральные наполнители, придающие бумаге необходимые свойства. Многие свойства бумаги определяются ее составом и классифицируются следующим образом:

1) структурно-размерные свойства — формат, толщина, плотность, гладкость, разносторонность и др. — зависят от состава по волокну, степени помола, условий изготовления на машинеструктура бумаги и картона влияет на прочность, пористость, анизотропию свойств и другие показатели этих материалов/.

2) композиционные свойства — состав по волокну, наличие наполнителей и других компонентовизменение композиции бумаги и картона позволяет в широких пределах изменять и их свойства;

3} механические и упруго-пластические свойства — сопротивление разрыву, излому, расслаиванию, истиранию, влагопрочность, жесткость, деформация при увлажнении, упругость, способность к рилеванию и др.;

А) оптические свойства — цвет, белизна, лоск, оттенок, светопроницаемость, непрозрачность и др.;

5) гидрофобные и гидрофильные свойства — степень проклейки, впитывающая способность, гигроскопичность, влажность и др.;

6) химические свойства — наличие остатков кислот или щелочей, минеральных вкраплений, различных катионов и анионов;

1) электрические свойства — электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, число v> 1 2 токопроводящих включении на 1 м и др.;

8) печатные свойства — структура поверхности, мягкость, взаимодействие с печатными красками и др.;

9) специальные свойства — барьерные, жиро-, паро-, газои водопроницаемость, влагопрочность, термостойкость, долговечность, биостойкость и др. [66, 67].

В настоящее время вопросу влияния свойств запечатываемого материала на качество цветовоспроизведения уделяется внимание многими исследовательскими коллективами, работающими в области полиграфии и издательского дела. Здесь необходимо отметить, что практическое значение имеет как максимально возможное количество воспроизводимых уровней градаций цвета, так и количество воспроизводимых системой на том или ином материале цветов, т. е. наибольший цветовой охват. Степень влияния свойств материала на цветопередачу печатной системы в целом достаточно велика, однако, не имеет под собой 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, является актуальной задачей.

Учитывая вышесказанное, цель диссертационной работы сформулирована следующим образом: — достижение максимального качества листовой офсетной печати при заданных характеристиках 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.

На защиту выносится следующее.

1. Результаты исследования влияния печатных свойств запечатываемого материала на объем тела цветового охвата печатных систем.

2. Математическая модель, отражающая зависимость объема цветового охвата печатной системы от основных свойств поверхности запечатываемого материала.

3. 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 «Квалшопя книги — 2010 «(Львов, Украина).

— Международная научно-практическая конференция «Исследование разработка и применение высоких технологий в промышленности» -2010″ (СПб).

— Международная конференция молодых ученых РпЩ-2011 (СПбГУТиД СЗИП, СПб, 2011 г.).

— X 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 научнотехническая 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 139 страниц, 30 рисунков, 11 таблиц, 3 приложения, список литературы из 121 наименования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

1. Разработана математическая модель для прогнозирования цветового охвата печатной системы на основании показателей свойств поверхности запечатываемого материала.

2. Даны рекомендации по методике подбора запечатываемого материала на основании характеристик поверхности для достижения необходимого уровня цветовоспроизведения в процессе печати.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

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 ТО YO Tianjin Ink Orion в заданных условиях печатной системы среди бумаг на материале Zeta и составляет 96 668 ед АЕ, и среди картонов на материале Maule GC-2 составляет 125 838 ед АЕ.

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 бумагии 7000−10 000 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.

Код программы оценки цветовоспроизведения печатной системы with{ImageTools): img Read{ «/home/evgenyt/Документы/МОИ ПРОЕКТЫ/RGB/i. jpg»);

1.137x ?.200×1.3Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: С order.

-> n ¦— op (ArrayDims{img)[l])[2]- m ¦= op (ArrayDims (img) [2]) [2]- n := 137 m := 200.

X — Array (1 .n-m, datatype =float[8]);

Y:=.

Array^l .n • m, datatype =floaty);

Z: Array 1. .n • m, datatype = floaty);

1. 27 400 Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order.

1. 27 400 Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order.

1. 27 400 Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order к — 1: xr ¦— Array{. .n • m, datatype = floaty) — xr :=.

1. 27400Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order yr •— Array[ 1 .n-m, datatype = floaty) — yr:=.

-> 7r :=.

Array 1. .n • m, datatype = floaty) — zr: L •¦— Array [ 1 .n-m, datatype =jloat^y,.

-> a ¦= Array (1. .n • m, datatype = floaty) — b:=.

Array (1 .n-m, datatype =float^y, b :=.

1. 27 400 Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order.

1. 27400Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order.

1. 27 400 Army Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order.

1. 27400Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order.

I. 27 400 Array-Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortran order forj from 1 torn do for/from 1 ton&oX[k ¦= img[i, j, 1]-0.5 767 309 + img[i, j, 2]-0.185 554 + img[i, j, 3]-0.1 881 852: Y[k] ¦= img[i, j, 1]-0.2 973 769 + img[i, j, 2J-0.6 273 491 + img[i, j, 3] •0.752 741: Z[k] ¦= img[i, j, l]-0.270 343 + img[i, j, 2] •0.706 872 + img[i, j, 3]-0.9 911 085: k ¦= k + 1: od: od: k2 ¦¦= 903.3: e ¦= 0.8 856: for/from 1 ton-mdoxr[/] := 0*95 047: ~ -zr[i] —-——: oil:

1.8 883 3 for/from 1 ton-mdoiixr[i] > ethen fx ¦= f xr[i] clifxrf/] < e then fx == ^ijg1″ 16 enclif: if>[/] > ethen^ - V yr[i] elifyr[i] < ethen fy == 16 endif: ?M"'] > ethen fz V^nTelifzr[i] < ethen fa == 16 endif: L[/].

116-Jy-16 :a[i] -.= 500-(fx-jy):b[i]: = 200-(fy-fz): od: >

R := [ L a b ] with (plots) :

F3 ~ pointplot3d ({seq{[L[i], a[i], b[i]], i= 1 ."•/")}, axes = normal, symbol = point) :

L/ ==^rray (l. 1320, datatype =float[%]) — /320 Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortranorder al •¦= Array[l .1320,datatype=float[&]);

1. 1320 Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortranorder bl ¦= Array{ 1. 1320, datatype =float[$})-,.

1. 1320 Array Data Type: floaty.

Storage: rectangular Order: Fortranorder f6 ~ fopen («/home/evgenyt/floKyMeHTti/MOH riPOEKTM/RGB/16», READ)-, 2 for/from 1 to 1320 doli [?] ¦¦= fscanf{f6, «%f)[l] :al[i] fscanfifo, «%f') [ 1 ]: bl[i] ¦= fscanf{f6, «%f') [ 1 ]: od:

Ll[l];

97.699 999 999 999 932 al[ l];

0.310 000 000 000 000 000.

-> c? ose{f) — > with{plots) :

F8 := polygonplot3d ({seq{[Ll[i], al[i], bl[ i]], i = 1 .1320)}, axas = normal, color = black): display {{F3,F8}).

Акт внедрения методики оценки качества цветовоспроизведения.

630 048 т. Новосибирец ул. Немировича-Данченко, 104. Р/с 40 702 810 500 011 638 784 в ЗАО «ЮниКредит Банк» г. Moc^-kfe4.30TO18l03fl0Q00000S4S, EHK 44 525 545^ИНН5 403 173 213, КПП 5 460 500 011ОГРН 1 045 401 321 701.

Настоящий акт составлен представителями ОАО «СоветскаяСибирь» (г.Новосибирск) зам. директора по технологии качества Осинским Д. В. и начальником офсетного цеха Тесля АЛ. с одной стороны и представителями Омского государственного технического университета аспирантом Голуновым A.B. и доцентом Варепо Л. Г. с другой стороны, в том, что в период с 12.04.10 по 30.04.10 г. проведены технологические испытания разработанной методики определения цветового охвата печатных систем с целью оперативности контроля выпускаемой предприятием полиграфической продукции.

Суть метода заключается в произведении специализированного тест-объекта, содержащего шкалы оценки цветового охвата, на полиграфических материалах, которые содержат следующие поля:

— базовые основные цвета и их смеси друг с другом (голубой, пурпурный, желтый, красный, зеленый, синий, черный);

— тоновые градации этих цветов с постоянным шагом- -цвета, образуемые при смешении двух базовых цветов друг е другом. Количественная оценка значений цветовых координат полей шкалы с помощью светоизмерительной аппаратуры позволяет получить весь диапазон воспроизводимых данной печатной системой цветов и вычислить объем тела цветового охвата.

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО.

СОВЕТСКАЯ СИБИРЬ".

Утверждаю".

АКТ.

Сравнение тел цветового охвата различных печатных систем позволяет оптимально осуществлять подбор компонентов печатной системы, для, лучшего соответствия цветовых характеристик описка оригинальному изображению.

Были протестированы несколько образцов полиграфических оттисков сделанных офсетным способом печати и рассчитаны значения цветового охвата печатных систем. Результаты исследования представлены в таблице 1.