Denzitometr. Pohled zevnitř

Denzitometrie, kolorimetrie a spektrofotometrie jsou tři metody používané k měření barev v polygrafickém průmyslu. Denzitometr měří optickou hustotu. Je to v podstatě barvoslepý metr, který měří pouze odrazivost a propustnost filmu. Hustota závisí na tloušťce vrstvy barvy, ale data lze také použít k určení plochy bodů. Kolorimetry definují barvu číselně v různých barevných prostorech, ale neměří hustotu bodů ani plochu. Kolorimetry jsou užitečné pro stanovení rozdílu barev v přesné metrice zvané △E (delta E). Spektrofotometrie poskytuje nejvyšší úroveň tvorby barvy; Je nejpřesnější a nejuniverzálnější. Spektrální analýza vytváří barevné křivky a umožňuje výpočet hustoty, plochy bodu a kolorimetrie.

Z těchto tří přístrojů je denzitometr nejpoužívanějším přístrojem v tiskárně pro měření a vyhodnocování barevných testů a kontrolních snímků. Primárně se v tiskárně používá k analýze testovacích desek a barevných pruhů, aby se určil výkon tiskového stroje a aby se řídil chod, přičemž poskytuje zpětnou vazbu o řadě faktorů, včetně hustoty inkoustu, zisku tiskového bodu, zachycování a kontrastu tisku. Hustoměr lze také použít pro kontrolu kvality dodávaných nátisků a nátisků a zjišťování jejich souladu s normami a specifikacemi. Může být také použit k analýze příchozích materiálů, jako je inkoust a papír používaný v tiskárně. Příklad digitálního hustoměru přenosu/odrazu barev je znázorněn na obrázku 3-10.

Denzitometr nepřímo určuje množství světla absorbovaného povrchem měřením podílu světla odraženého nebo procházejícího skrz měřený povrch. Pro praktické účely se předpokládá, že množství absorbovaného světla se rovná množství dopadajícího světla (přicházejícího světla) mínus množství odraženého světla. Hustoměr pak vypočítá hustotu pomocí rovnice. (Reflektometr zaznamenává nebo čte procento paprsku odraženého světla ve srovnání se standardním paprskem, zatímco denzitometr převádí čísla na známé logaritmické jednotky hustoty.) Transmisní hustoměry porovnávají procházející světlo, zatímco denzitometry odrazové porovnávají odražené světlo. Protože různí výrobci hustoměrů jsou standardní a používají je v celé firmě.

Barevný filtr. Denzitometr dokáže měřit pracovní barvy žlutá, purpurová a azurová pomocí barevných filtrů. Na mnoha moderních digitálních hustoměrech probíhá filtrace barvy automaticky, bez zásahu obsluhy lisu. Starší modely hustoměrů však vyžadují, aby operátor lisu nastavil správný filtr pro měření hustoty.

Denzitometry bývají vybaveny třemi barevnými filtry – červeným, zeleným a modrým. Modrý filtr měří odražené světlo v rozsahu přibližně 400 nm až 500 nm a čte jej jako hustotu modré. Podobně zelený filtr měří odražené světlo v rozsahu přibližně 500 nm až 600 nm a červený filtr měří přibližně od 600 nm do 700 nm. Přesný rozsah vlnových délek, které lze měřit, závisí na vlastnostech filtrů použitých s hustoměry. Například takzvané širokopásmové filtry obvykle měří rozsah 50–70 nm, zatímco „úzkopásmové“ filtry obvykle měří rozsah kolem 20 nm. U obou typů filtrů hodnota hustoty představuje průměrnou hustotu v rozsahu měřených vlnových délek, nikoli hustotu při konkrétní vlnové délce.

Účelem každého filtru je, aby pracovní barva vypadala, jako by byla černá. Žlutá se při pohledu přes modrý filtr zobrazí jako černá. Zelený filtr zobrazí purpurovou jako černou a červený filtr zobrazí azurovou jako černou. Použití správného filtru umožňuje denzitometru izolovat naměřené hodnoty pro každou výtažkovou barvu, i když se filmy barevného inkoustu překrývají.

Skenovací hustoměr. Skenovací denzitometr je počítačově řízené zařízení pro kontrolu kvality, které měří a analyzuje vytištěné barevné pásy pomocí denzitometru. K dispozici jsou vestavěné skenovací denzitometry, které jsou namontovány přímo na lisu a odečítají informace o hustotě za chodu. Častěji používané jsou samostatné snímací denzitometry, které vyžadují ruční polohování potištěného archu pro snímání.

Hustoměr ukazuje tloušťku vrstvy vytištěného inkoustu měřením hustoty inkoustu na barevných proužcích vytištěných na listu. Inkoustové skvrny, které je třeba přečíst, se nacházejí v každé klíčové oblasti inkoustu na vytištěném listu. Výsledky se porovnají s požadovanou hustotou a stupeň odchylky se zobrazí na monitoru počítače. Poté můžete nastavit tlačítka a válečky inkoustové fontány podle potřeby. Skenovací denzitometry mohou také poskytnout informace o zisku bodu, kontrastu tisku, soutisku, chybách odstínu, šedi, zákalu a zdvojení.

Roztok má při práci tendenci pěnit. Pěna může nepříznivě ovlivnit rovnoměrný přenos roztoku ve zvlhčovacím systému.

Fungicidy. Fungicidy pomáhají předcházet tvorbě plísní a bakterií ve zvlhčovacím systému. Plísně a bakterie mohou růst velmi rychle ve vlhkém prostředí, včetně van zvlhčovacího systému (fontán), recirkulačních nádrží a vodovodních potrubí.

Další přísady. Některé vlhčící roztoky obsahují inhibitory koroze, které brání tomu, aby vlhčící roztok reagoval s deskou. Někdy se používá dusičnan hořečnatý; Působí také jako desenzibilizátor a buffer proti poškrábání. Některé obsahují také promotor sušení, což je látka, jako je chlorid, která doplňuje vysoušeč inkoustu. Stimulátor sušení se používá pouze v případě, že barva nezasychá dostatečně rychle. Typické koncentrace jsou 1~2 oz. stimulant na galon (8~16 ml na litr) zvlhčovacího roztoku.

V současnosti je otázkám kvality tištěných produktů věnována velká pozornost v odborných tištěných publikacích jak v Rusku, tak v zahraničí. Použití různých technologií a velkého množství různých modelů zařízení zvyšuje nároky na reprodukční proces. Výsledek by se měl co nejvíce přiblížit originálu bez ohledu na to, zda byl použit fyzický originál nebo digitálně vytvořený obrázek. K dosažení tohoto souladu je nutné zavést kontrolu v klíčových fázích tohoto procesu a prostředky k tomu určené.

Ještě před několika lety byl v tiskařských společnostech, včetně poměrně velkých, rozšířen názor, že použití drahých zařízení pro kontrolu kvality ve všech fázích výrobního procesu bylo „od zlého“ a oko tiskárny bylo považováno za nejspolehlivější zařízení. Ale časy se mění a ukazuje se, že přilákat klienta není jen zábava, ale velmi pečlivá práce; boj, ve kterém byly hlavními argumenty kvalita a cena konečného produktu.

Když mluvíme o kvalitě jakéhokoli produktu, obvykle máme na mysli „dobrou“. Ale koncept je dobrý – abstraktně, tento produkt některým lidem vyhovuje, jiným nevyhovuje, někteří říkají, že obraz na tisku je „téměř živý“ a někteří, ve srovnání s originálem, si všimnou vážných problémů s reprodukcí pamětních květin. Všechno jsou to subjektivní názory. Řešení sporů vyžaduje objektivní informace, které mohou poskytnout pouze instrumentální prostředky.

V naprosté většině organizací zabývajících se polygrafickou činností je meziobraz získáván na fotografickém materiálu, zejména na fotografickém filmu. Všechny fáze reprodukčních procesů v tisku vyžadují neustálé sledování, proto po vyvolání fotografického filmu zaznamenaného na fotosazbě nebo natočeného na fotoreprodukčním stroji je nutné posoudit, jak dobře byly tyto práce provedeny.

Parametrem, který může poskytnout objektivní informaci o výsledném snímku a možnosti provádět s ním další kopírovací práce, je optická hustota (D) zčernání jednotlivých úseků snímku vlivem působení světla a následného chemicko-fotografického zpracování. Při práci s průhlednými materiály měření hodnoty optické hustoty obvykle znamená určení její integrální hodnoty rovné desetinnému logaritmu převrácené hodnoty, koeficientu propustnosti materiálu D=lg1/t (kde t je koeficient propustnosti, vyjadřující relativní podíl světelné energie procházející konkrétním průhledným tělesem určité tloušťky).

Pokud je optická hustota obrazu na fotografickém materiálu nedostatečná, bude během kopírování na tiskový materiál pozorováno gradační zkreslení. To bude patrné zejména ve světlých oblastech. Zároveň může přeexponování fotografického materiálu vést k tzv. „tahovému“ efektu rastrových bodů, což bude mít za následek výrazné zvýšení optické hustoty ve středních tónech a stínech.

V současné době se uznává, že běžná optická hustota pevného fotografického materiálu pro ofsetové tiskové procesy je od 3,3 do 3,8 D (v případě flexotisku může hodnota dosáhnout 4,2 – 4,5 D) při záznamu obrazu na fotosázecí stroj a ne méně než 1,8 D při použití fotoreprodukčního zařízení.

Denzitometry procházejícího světla

Kontrola kvality obrazu získaného na fotoformě se provádí pomocí denzitometrů procházejícího světla, jejichž princip činnosti je poměrně jednoduchý (obecné klasické schéma vnitřní struktury je na obr. 1). Měření podle tohoto schématu se provádí následovně: světlo ze zdroje, obvykle žárovky (2), se odráží od reflektoru (1), otáčí se zrcadlem (3), prochází tepelným filtrem (4), který zadržuje část tepla, přes clonu (6) o určitém průměru a dopadá na kontrolovanou část fotografického filmu (7), umístěnou na objektovém stolku (5 denzitometru). Poté zeslabený světelný tok prochází světlovodem (8) přes infračervený (9) nebo některý z barevných světelných filtrů (10) a dopadá na fotodetektor (11). Dříve se jako fotodetektory používaly fotonásobiče, dnes jsou to křemíkové polovodičové prvky.

Rýže. 2. Celkový pohled na jednu z konstrukcí hustoměr 1 — těleso hustoměru; 2 – tabulka průhledných objektů; 3 — objekt měření; 4 — měřicí hlava; 5 — měřicí páka; 6 – horní kryt s digitálním displejem.

V závislosti na množství světla, které prošlo fotografickým materiálem, moduluje fotobuňka elektrický impuls, který je logickou jednotkou přepočítán na hodnoty optické hustoty, jakož i relativní hodnoty plochy rastrových prvků atd. Pro nastavení hustoměru na „0“ se změří průhledná část substrátu fotografického materiálu, který má také své vlastní optické vlastnosti v závislosti na povaze samotného substrátu a režimech chemického a fotografického zpracování (hodnota charakterizující optické vlastnosti substrátu vstoupila do praxe pod názvem optická hustota mlhy). Celkový pohled na jeden z návrhů stolního hustoměru je na Obr. 2

Denzitometr procházejícího světla lze použít i při práci s barevnými pozitivními filmy, například při měření optické hustoty na diapozitivech. Princip měření zůstává v tomto případě stejný, ale přijímačem je fotobuňka, která registruje světelný tok za třemi vyměnitelnými filtry (RGB – červený, zelený a modrý), koriguje svou spektrální citlivost na citlivost tří vrstev pozitivního filmu. Maximální spektrální citlivost modrého, zeleného a červeného kanálu je v rozmezí 440±5 nm, 530±5 nm a 630±5 nm. Při těchto měřeních hovoříme o zonální optické hustotě, která závisí na vlnové délce odpovídajícího záření D=lg1/t. V tomto případě bude integrální optická hustota chápána jako hustota komplexního záření tří složek. Nutno přiznat, že s využitím denzitometru v této kapacitě se v moderní polygrafické produkci již dlouho nesetkáváme, ale podobnými zařízeními jsou vybaveny například fotolaby pracující s barevným filmem.

Obvykle při vybavení hustoměrů procházejícího světla výrobci zahrnují sadu tří clon o průměrech 1, 2 a 3 mm. Použití clon různých průměrů umožňuje přesně měřit optickou hustotu na fotografických filmech nahraných s různým rozlišením, a tedy určených pro tisk s různým rastrem. Pro hrubší lineaturu se obvykle používá větší průměr, například 3 mm, a pro vysokou lineaturu menší. Tento přístup je způsoben statistickou pravděpodobností spadnutí rastrových prvků do pole apertury. V případě měření textu nebo jiných liniových prvků se ve většině případů používá tzv. štěrbinová clona (na obrázku 3 jsou všechny jmenované clony).

V poslední době se transmisní hustoměry používají především pro sledování nebo kalibraci fotosazeb (PTM). Postup kalibrace je dlouhodobě osvědčený a všichni výrobci fotosazeb a software pro ně bez výjimky zařazují do svých výrobků speciální polotónové zkušební stupnice. Čím složitější je návrh FNA, tím více testů obsahuje. Pomocí těchto testovacích vah a denzitometrických zařízení může uživatel ovládat a regulovat například výkon zdroje záření při použití různých fotografických materiálů nebo upravit optický systém pro práci s různými hodnotami rozlišení.

V mnoha případech uživatel po zkalibrování FNA zcela zapomene na následnou kontrolu získaných fotoforem. Provádění jakýchkoli denzitometrických měření je spojeno s výskytem různých druhů chyb, a to jak vinou přístroje, tak vinou uživatele či faktorů souvisejících s fotografickým materiálem. Pro snížení vlivu těchto faktorů na proces měření stanovily technologické pokyny regulační požadavky na fotoformy. Jsou následující: rozměry obrazu na fotografickém materiálu musí odpovídat stanoveným geometrickým rozměrům originálu (přípustná odchylka ±0,05 mm); nesmí dojít k mechanickému poškození; čárové a rastrové prvky musí mít jasně definované okraje, protože neostrost vede k nestabilitě procesu kopírování; hustota závoje by měla být menší než 0,02 D; obraz musí být vizuálně ostrý po celé ploše fotografického materiálu, mít jednotný achromatický (neutrální šedý) tón po celé ploše a musí být umístěn ve středu archu filmu (vzdálenost od okraje obrazu k okraji filmu je minimálně 20 mm).

Odrazové hustoměry

V některých případech je v podmínkách tiskové výroby nutné kontrolovat optickou hustotu barvy přímo na samotném tisku. To lze provést pomocí jiného typu denzitometru, odrazového denzitometru.

Použití takových hustoměrů poskytuje možnost kontroly nejen tištěného otisku, ale i samotné tiskové formy. Na rozdíl od denzitometrů, které pracují s průhlednými materiály, dotyčný typ měří koeficient odrazu a převádí jej na uživatelsky přívětivou hodnotu optické hustoty. V případě zvýšení optické hustoty D vzorku se odraz světla snižuje a následně se zvyšuje jeho absorpce D=lg1/r (r je koeficient odrazu).

Relativní spektrální citlivost denzitometru pro odraz je určena rozložením energie ve spektru zdroje záření, spektrální citlivostí fotodetektoru, spektrální propustností média denzitometru absorbujícího světlo a spektrální propustností světelných filtrů. U hustoměrů vyrobených kdysi v SSSR (obr. 5 ukazuje celkový pohled na model DO-1M) musely uvedené parametry odpovídat GOST 26661-85. Většina zahraničních zařízení, která pracují s odraženým světlem, používá filtry, světelné zdroje a propustná pásma filtrů podle německé normy DIN 16536.

Odrazové hustoměry se stejně jako transmisní hustoměry skládají ze dvou hlavních částí: opticko-mechanické jednotky a měřicí elektronické jednotky. Hlavními rozdíly jsou umístění osvětlovače a světelného přijímače, použití většího počtu světelných filtrů a použití dalších algoritmů pro výpočet naměřených hodnot.

Rýže. 4. Zařízení hustoměru odraz společnosti Gretag 1 — těleso hustoměru; 2 – polohovací bod měřicí hlava; 3 — měřicí hlava; 4 – kolo s filtry: červená, zelená, modrá a neutrální šedá; 5 — filtry; 6 — pr

Opticko-mechanickou částí je fotometrická hlavice spojená světlovodem se světelnou filtrační jednotkou, umístěnou zpravidla v měřicí jednotce.

Princip činnosti hustoměrů tohoto typu je prakticky shodný s výše uvedeným, pouze světlo ze standardizovaného zdroje s určitou barevnou teplotou prochází přes světelné filtry, které vybírají spektrum sledované barvy na výtisku, například červený filtr vybírá modrou složku, zelená – fialová, modrá – žlutá, a je pak zaznamenáváno přijímačem. V důsledku denzitometrických měření jsou stanoveny barevně oddělené optické hustoty, které se obvykle nazývají zonální hustoty, a hodnoty hustoty měřených barev jsou zobrazeny na digitální obrazovce hustoměru.

Obrázek 4 ukazuje odrazový denzitometr Gretag (pohled zdola s odstraněným spodním ochranným panelem).

Moderní denzitometry poskytují uživateli široké možnosti měření různých hodnot (viz tabulka), jejichž koordinace s průmyslovými standardy tiskových indikátorů vede k normalizaci procesu syntézy barev na tisku a následně ke zvýšení kvality barevných vícebarevně potištěných produktů.

Odrazivostní hustoměry dokážou změřit větší množství veličin než hustoměry pracující s průhlednými materiály, a to: optickou hustotu barvy; šíření; velikost polotónových bodů na tisku a tiskové desce; relativní kontrast tisku; soutisk (přechod barvy); chyba barevného tónu; balancovat „na šedi“.

Ve většině případů je obtížné změřit některou z výše uvedených hodnot na základě grafů tištěného obrazu, proto se pro posouzení kvality výsledných obrázků na tisku začaly používat speciálně vyvinuté kontrolní váhy, vyráběné převážně podle standardů FOGRA. V současné době takové váhy používají téměř všichni výrobci denzitometrických zařízení a existují nejen ve fyzické podobě pro použití ve fázi kopírování fotoforem v kontaktních kopírovacích rámečcích, ale také v elektronické podobě pro umístění na stránku publikace při procesu layoutu.

V závislosti na prováděných měřeních mohou být použity polarizační filtry, jejichž použití je způsobeno změnou optické hustoty vrstvy barvy během procesu sušení. Ve výrobních podmínkách je nutné provádět provozní kontrolu během procesu tisku. Rozdíl mezi naměřenými hodnotami před a po zaschnutí vrstvy nátěru může být 0,1–0,2 jednotek optické hustoty.

Hlavním důvodem tohoto rozdílu v hustotě mokrého a suchého tisku jsou odlišné vlastnosti jejich povrchů. Mokrý tisk je lesklý, zatímco suchý je matný, protože barva částečně proniká do pórů a částečně zasychá, což odhaluje texturu papíru. V tomto případě se změní poměr rozptýleného světla ke světlu dopadajícímu na fotodetektor.

Polarizační filtry zabraňují tomu, aby se část rozptýleného světla ze suchého tisku dostala k fotodetektoru, a tím zabraňují poklesu naměřených hustot. Jinými slovy, suchý otisk je tímto hustoměrem měřen jako mokrý otisk, i když to nemá žádný vliv na fyzikální vlastnosti tohoto otisku.

Odrazové hustoměry mají zpravidla na rozdíl od transmisních hustoměrů pouze jednu clonu. Je to dáno složitostí struktury optické dráhy zařízení a ve většině případů je nutné v případě nutnosti výměny membrány celý systém překonfigurovat.

Pro získání správných výsledků je nutné neustále dbát na provádění různých typů testování a preventivních opatření. Jednou z hlavních podmínek správné funkce hustoměru je kalibrace prováděná v určitých intervalech.

Obvykle se tento proces provádí při instalaci, testování a seřizování zařízení pro proces tisku, v případě změny typu potiskovaného materiálu, prudké změny okolní teploty a také v intervalech stanovených výrobcem.

Pro provozní kalibraci zařízení používají výrobci speciální váhy, tzv. Density Calibration Reference, které obsahují specifická pole pro triádu barev a pole s konkrétní hodnotou bílé nebo pro různé druhy papíru (potahovaný, nenatíraný atd.). Pomocí nich uživatel nastavuje citlivost světelných přijímačů na konkrétní vnější podmínky.

Na základě obecných principů činnosti a účelu můžeme formulovat základní požadavky na moderní denzitometrická zařízení: snadnost použití; přenositelnost a schopnost pracovat bez připojení k elektrické síti; dostupnost diagnostických funkcí; přítomnost určitého souboru měřitelných veličin; přesnost měření (hodnoty měřených veličin při měření stejného pole by se neměly lišit o více než 0,01 D).

V současné době se výrobci za účelem zvýšení flexibility zařízení i z marketingových důvodů snaží zahrnout co nejvíce naměřených hodnot nebo například integrovat možnost práce s průhlednými i neprůhlednými materiály do jednoho zařízení. Zároveň jsou vyráběny celé řady přístrojů, které se od sebe liší zahrnutím pouze jedné nebo více funkcí měření.

Pro názornější ilustraci toho, co bylo řečeno, je ve srovnávací tabulce uvedena řada modelů hustoměrů od různých výrobců a na Obr. 6 a 7 ukazují obecné pohledy na modely D19C a 418 od konkurenčních společností Gretag a X-Rite. Je třeba poznamenat, že autor záměrně neuvádí ceny zařízení, protože hlavním účelem publikace je seznámit čtenáře s technickou stránkou provozu zařízení, a nikoli provádět analytický přehled trhu.

Po přečtení výše uvedeného stručného popisu hustoměrů vyvstává logická otázka: jak vybrat ten nejlepší model z řady modelů dostupných na trhu? Zní to možná triviálně, ale podle názoru autora je nejlepší model, který plně odpovídá požadavkům technologického postupu konkrétního uživatele v konkrétní výrobě. O výhodách jednoho modelu oproti druhému lze podle našeho názoru hovořit pouze na základě čtyř hlavních hledisek: cena, servis (sem patří zaškolení personálu, zajištění možnosti zkušebního provozu, začlenění do výrobního procesu atd.), počet naměřených hodnot přístrojem a přesnost přístroje.