3.10. Системы контроля качества печатной продукции

В настоящее время к качеству печатной продукции предъявляются самые высокие требования. Значительную роль в оценке качества печатной продукции стали играть электронные системы оценки и контроля качества. Высокая скорость современных печатных машин, требует достигать заданных параметров качества за минимальное время, с минимальным количеством макулатуры. В современных условиях важно уходить от субъективной оценки качества оттиска конкретным печатником, чье восприятие данной работы (отпечатанного листа) зависит от большого количества субъективных факторов. Важно вводить на полиграфическом производстве электронные системы объективного контроля качества печатной продукции. Эти системы способны не только проводить необходимые замеры и выдавать по ним результаты, но и позволяют по оптимальному алгоритму провести своевременную корректировку настроек печатной машины. В результате требуемое качество оттисков достигается за минимальное время и минимуме макулатуры.

Обычно для оценки качества оттиска проводят замеры оптических плотностей по цветовым плашкам с помощью денситометра. Полученные значения оптических плотностей четырех печатных красок (черной, голубой, пурпурной и желтой) сравниваются с их требуемыми значениями. В этом случае цветовой баланс оценивается визуально по серому полю на контрольной цветовой шкале, так как ошибки в цветовом балансе наиболее заметны именно на сером поле. На основе полученных результатов анализа (объективных — с помощью денситометра и субъективных — с помощью глаза печатника) делаются выводы о качестве цветопередачи. Большинство используемых денситометров способны измерять только оптические плотности стандартных красок. Подобно цветоделительной технике в них используются светофильтры, согласованные с четырьмя красками печатного процесса. Это значит, что они дают относительные величины толщин красочных слоев. Таким образом, денситометры не измеряют оптическое восприятие цвета. Контроль цветов дополнительных красок может проводиться только самим печатником.

Объективную оценку цветопередачи, а значит и баланса цвета, проводят с помощью систем колориметрического контроля [7,30,50]. Колориметрия описывает, как определены координаты цвета и каково их соотношение между собой. Однако она исходит из предпосылки, что цвета измеримы.

Цветовые координаты измеряют трехкоординатным колориметром или спектрофотометром. Сравнение принципа действия колориметрических устройств с сенсорной визуальной моделью человеческого глаза проиллюстрировано на рис 3.14.

Краска или образец освещается источником излучения. Часть света поглощается образцом, остальная отражается. Отраженный свет попадает в человеческий глаз. Здесь красно-, зелено- и синечувствительные колбочки (визуальные рецепторы) возбуждаются. Через соответствующий нерв возбуждение вызывает восприятие цвета в нашем мозге.

Этот естественный процесс реализуется в измерительном устройстве. Отраженный от образца свет проходит через оптику на фотоприемник, который регистрирует интенсивность светового потока для каждого цвета и отправляет полученные данные в компьютер. Здесь результаты измерения корректируются в соответствии с весовыми функциями, соответствующими трем типам чувствительных колбочек человеческого глаза, которые были определены CIE для стандартного наблюдателя. В результате получаются трехкоординатные величины X, Y и Z. Они в заключение преобразуются в координаты цветности или координаты других цветовых пространств (таких, как CIELab и CIELuv).

Стандартные цветовые величины при спектрофотометрической оценке рассчитываются с учетом следующих зависимостей:

• функций спектрального распределения интенсивности излучения источника ;

• измеренной функции спектрального отражения образца ;

• функций оптического преобразования фотоприемников , и

• функций сложения цвета , и стандартного наблюдателя.

Данные расчет расчеты выполняются в зависимости от длины волны света  (например, в интервале длин волн от 400 до 700 нм с шагом 5 нм).

Последовательность расчета цветовых координат цвета при спектрофотометрическом анализе является многоэтапной.

На первом этапе значения функции интенсивности стандартного источника умножаются на измеренные коэффициенты отражения образца при каждой длине волны (т.е. для каждого спектрального цвета выбранного типа источника). Результатом являются кривые цветовых стимулов , и .

На втором этапе значения функций цветовых стимулов (или функции кривых сложения цветов) перемножаются с корректирующими функциями сложения цветов , и . Получаем три новых кривых: , и .

На третьем последнем этапе находят площади под интегральными кривыми, и рассчитывают интегральные координаты цвета X, Y и Z. Эти координаты дают возможность точно описать измеренный цвет в базовом цветовом пространстве. Формулы для расчета координат цвета несветящегося объекта выглядят следующим образом:

; (3.2)

; (3.3)

. (3.4)

При проведении спектральных измерений оценка рассчитывается по всему диапазону видимого света от 380 до 730 нм. Свет, отраженный от слоя печатной краски, разделяется на спектральные составляющие посредством дифракционной решетки и измеряется с помощью линейки фотоприемников.

В зависимости от требуемой точности, интенсивность излучения измеряется с шагом в один, пять или десять нанометров. Значения координат X, Y и Z рассчитывают по измеренным отражениям. Для этого в компьютер введены кривые сложения цветов. Так как эти функции не требуется воспроизводить с помощью светофильтров, абсолютная точность спектрофотометров очень высока. Однако они дороже трехкоординатных колориметров.

Другим важным преимуществом спектрального измерения цвета является возможность определения трехкоординатных значений практически для всех стандартизированных типов источников излучения и наблюдателей, если их данные хранятся в компьютере. Кроме того, спектрофотометры могут рассчитать оптические плотности цвета для всех стандартных светофильтров.

Колориметрия дает важные преимущества в оценке качества печатной продукции, поскольку результаты спектрофотометрических измерений более точно соответствуют субъективному восприятию цвета. Этот метод оценки цвета не зависит только от печатного процесса и может использоваться для сквозного контроля качества всех этапов полиграфического производства от допечатной стадии вплоть до конечного продукта. Эталонные колориметрические показатели могут быть заданы в цифровой форме, что делает возможной организацию связи с допечатной ступенью. Колориметрические эталонные значения могут быть получены из анализа образцов и позволяют объективно корректировать цвета. Важно, что колориметрия обеспечивает возможность осуществлять зависимый от изображения контроль цвета (например, с использованием серых полей) без процедур калибровки особых цветов и без необходимости соединять эталонные значения. С помощью колориметрии все краски, включая очень светлые специальные краски, могут контролироваться точно и стабильно. При этом увеличение размеров точек может надежно контролироваться спектрофотометрическими методами, даже если используются специальные краски. Контроль изготовления производственного тиража является надежным и позволяет отследить все изменения в печатном материале, в том числе марашки и выщипывание. Колориметрические измерения позволяют достоверно контролировать качество растровых изображений, напечатанных более чем четырьмя красками. При этом качество печати может быть определено количественно и мера цветовых различий является независимой от цветового тона. Спектральный метод измерений цвета делает возможным разработку более совершенных моделей контроля цвета и позволяет адаптировать полиграфическое производство к принципу измерения цвета, в настоящее время применяемому во всех отраслях промышленности, связанных с окраской.

В устройстве СРС 21 фирмы Хейдельберг измерительная головка в процессе измерения сканирует оттиск контрольной шкалы, производя спектральные измерения на всех контрольных элементах. По желанию могут быть использованы стандартные источники А, С, D50 или D65 и стандартные наблюдатели 1931 и 1964.

Принцип измерения цвета в системе CPC 21 [30, 50] показаны на рис. 3.15. Освещающий пучок от источника через катоптрический отражатель направляется на печатный образец под углом падения 45°. Отраженный свет с помощью отклоняющего зеркала и оптоволоконного световода из измерительной головки направляется в спектрофотометр.

Здесь свет раскладывается на спектральные составляющие посредством дифракционной решетки, которая действует подобно призме. Фотоэлементы измеряют распределение излучения во всем видимом спектре (от 380 до 730 нм) и направляют результаты в компьютер. Здесь измеренные цветовые величины оцениваются колориметрически, и результаты выдаются в виде координат цвета X, Y и Z и соответствующих координат цветности. Эти величины также могут быть конвертированы в цветовые пространства CIELab или CIELuv. Далее измеренные значения сравниваются с предварительно установленными эталонными значениями (в соответствии с предварительно установленными допусками по Е).

В качестве эталонных могут быть взяты значения стандартных шкал, заложенные в память компьютера, также значения, полученные путем сканирования шкал пробного оттиска (образца) или цветопробы, путем сканирования цветовых вееров или с помощью ввода необходимых значений с клавиатуры. Вычисленные рассогласования передаются по каналу связи на устройство дистанционного управления подачей краски, где они преобразуются в команды управления краскопитающей системой печатной машины.

Сканируемые контрольные шкалы содержат плашки черной, голубой, пурпурной и желтой красок, плюс один растровый участок с 70 % относительной площадью для каждой краски, элементы контроля красковосприятия, и серое поле, состоящее из 70 % голубой, 60 % пурпурной и 60 % желтой. Кроме того, в них могут добавляться поля контроля дополнительных и специальных красок, а также участки для контроля смазывания.

Системы колориметрического контроля делают возможными три метода красочного контроля:

 колориметрический контроль на основе серого поля;

 колориметрический контроль на основе плашек или растровых полей;

 денситометрический контроль на основе плашек и растровых полей

Цветовой баланс является главным показателем для оценки печатного изображения. Ошибки в цветовом балансе особенно заметны на серых полях. Поэтому целесообразно использовать эти поля для регулирования, также как и для оценки и контроля стабильности при печати тиража.

При этом могут использоваться как эталонные величины, так и введенные заранее стандартные значения или значения, полученные с пробной контрольной шкалы.

Анализ разработок ведущих мировых производителей полиграфического оборудования позволяет выделить пять основных направлений развития систем и средств автоматизации рулонного печатного оборудования:

1) автоматизация процессов переналадки машин и постоянный контроль процесса печатания;

2) автоматизация текущего контроля качества продукции на протяжении печатания тиража и его стабилизация с использованием соответствующих систем регулирования;

3) автоматизация процесса поддержания заданных технологических параметров на протяжении всего печатания тиража;

4) автоматизация сбора данных, характеризующих работу печатного производства в целом (степень загрузки печатных машин, скорость их работы, величина и причины простоев, расход и непроизводительные затраты бумаги и т. п.) и их использование при автоматизированном планировании прохождения заказов в производстве;

5) использование данных, получаемых с допечатной ступени, для предварительной настройки печатного и послепечатного оборудования на формат, красочность, величину тира