Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
doc

Контрольная «Оценка характеристик фотонаборного автомата» по Технологии обработки изобразительной информации (Андреев Ю. С.)

Оценка характеристик фотонаборного автомата

Фотонаборный автомат (ФНА) - хорошо известное и привычное отечественным полиграфистам устройство. Однако вопросы, поступающие в сервисную службу нашей компании показывают, что далеко не всегда пользователи представляют реальные возможности фотонаборного оборудования и особенности его эксплуатации для получения качественных фотоформ. Мы попытаемся ответить на наиболее часто задаваемые вопросы, а также дадим оценку основным параметрам фотонаборного оборудования. В связи с тем, что авторы ближе всего знакомы с оборудованием Heidelberg Prepress (Linotype-Hell), большинство примеров основано именно на нем.

Формат

Это первый параметр ФНА, который оценивают как при покупке оборудования, так и при выборе репроцентра, где собираются выводить фотоформы. Формат должен перекрывать запечатываемую область печатных машин соответствующего класса с учетом приводочных отверстий, расстояния от них до начала печатаемой области, контрольных шкал и т. д. В наибольшей степени это относится к дизайн-студиям и репроцентрам, работающим с разными типографиями и заказчиками. Возможен вывод фотоформ под монтаж, но это ограничивает область применения ФНА и понижает производительность. В табл. 1 приведены размеры запечатываемых областей, печатных пластин и величина клапана (расстояние от края формы до начала печатной области) для некоторых машин.

Область экспонирования ФНА должна превышать длину и ширину запечатываемой области минимум на 5-10 мм. Это требование связано с возможностью негативного экспонирования, необходимого, в частности, для работы с полиэстером.

В качестве примера подсчитаем формат экспонирования для Speedmaster 74 (рис. 1), у которого величина клапана составляет 59,5 мм. Система приводки Bacher, имеющая у нас преимущественное распространение, занимает 24 мм на краю печатной формы. Формат экспонирования, соответственно, должен превышать область печати на величину оставшихся 35,5 мм, плюс дополнительная полоса безопасности шириной 10 мм в конце запечатываемой области. В итоге получаем, что минимальная область экспонирования составляет 558x750 мм. В данном случае мы рассматривали ситуацию, когда приводочные отверстия пробиваются вне области экспонирования, за ее краем. В некоторых ФНА приводочные отверстия пробиваются внутри этой области. В этом случае минимальная площадь экспонирования для работы с Speedmaster 74 увеличивается на 24 мм и равна 582x750 мм. Если работа с негативом не требуется, то область экспонирования должна составлять не менее 547,5 (512+35,5)x740 мм для случая, когда отверстия пробиваются вне рабочего поля.

Классическим является расположение формата длинной стороной поперек пленки. Некоторые производители для повышения скорости ФНА разворачивают область экспонирования длинной стороной формата вдоль пленки. В итоге оказывается не совсем удобным расположение приводочных отверстий (рис. 2). При ориентации отверстий вдоль длинной стороны экспонирование любого формата меньше максимального приводит к перерасходу пленки. Размещение их вдоль короткой стороны, напротив, делает экспонирование максимальным форматом невозможным, требуется перепробивка отверстий. Поэтому авторы считают такой подход к увеличению скорости весьма сомнительным, применимым лишь в случаях, когда пробивка приводочных отверстий не требуется. Однако в последнее время все больше типографий отказываются, в силу понятных причин, от монтажа и просят заказчиков предоставлять готовые спуски с пробитыми приводочными отверстиями.

Повторяемость и геометрические искажения

Несовмещение фотоформ, как и последующее несовмещение печатных форм - один из главных факторов, определяющих качество печатной продукции. Именно максимальная величина несовмещения часто определяет реально достижимую линиатуру печати. Что влияет на совмещение фотоформ? Как добиться наилучшего результата на фотонаборных автоматах различных конструкций?

Традиционно одним из основных параметров ФНА считается разрешение. Однако достаточно высокое разрешение сегодня имеет практически любой ФНА. Тем не менее качество фотоформ, в зависимости от типа конструкции и качества реализации ФНА, значительно отличается. Почему?

Необходимое условие качественной цветной печати - совмещение печатных форм (точнее, растровых структур на оттиске) с высокой точностью. Установлено, что для качественной печати точность совмещения печатных форм должна быть не хуже четверти величины растровой точки. Например, при линиатуре 200 lpi печатные формы должны быть совмещены с погрешностью не более 30 мкм. При этом в указанную величину включаются погрешности, возникающие на всех технологических этапах: от растрового процессора до печатной машины.

Погрешности растрирования при расчете углов и линиатур, хотя это и не очевидно, в равной степени с другими технологическими факторами вносят свою долю в формирование общей ошибки совмещения растровых структур. Особенность этих погрешностей - трудность объективного контроля за ними, так как даже идеальное совмещение приводочных крестов ничего не говорит о точности углов и линиатур. Если исходить из вышеуказанного требования к качественной печати, то для ФНА формата А2 при линиатуре 150 lpi требуемая точность расчета составляет 0,003 градуса и 0,00005 lpi. При растрировании на формат А1 требования ужесточаются. И это без учета погрешностей других технологических операций!

Немногие растровые процессоры способны обеспечить такую точность. Например, для случая иррационального растрирования, применяемого в Delta Technology IS компании Heidelberg, точность расчета растра равна 0,0000012 градуса и 0,000000015 lpi, т. е. первое систематическое отклонение от номинальной позиции на величину одного пиксела ФНА произойдет при размере фотоформы более 80х80 м (т. е. никогда). Точности расчета растровых процессоров как программных, так и аппаратных, использующих метод суперячейки (таких большинство на рынке), достаточно для работы с ФНА до формата А3. В случае больших форматов нужно учитывать вносимую процессорами погрешность.

Техническим параметром фотонаборного оборудования, определяющим точность совмещения фотоформ, является повторяемость. Она указывает, на какую максимальную величину не совместятся приводочные метки. Лучшее значение повторяемости для современных барабанных ФНА - 5 мкм на восьми последовательно выведенных фотоформах максимального формата. Для хороших фотонаборов ролевого (capstan) типа - 25 мкм. Много это или мало? И сколь существенна эта разница с точки зрения качества печати?

Посчитаем максимальную линиатуру, удовлетворяющую требованию качественной печати, в зависимости от суммарного несовмещения. Формула очевидна: lpi = 25,4/4n, где n - суммарное несовмещение в миллиметрах. Процессы монтажа фотоформ, производства печатных форм и собственно печати, в зависимости от используемого оборудования и профессионализма персонала типографии, добавляют от 25 до 100 мкм к общему несовмещению. Приняв погрешности растрирования равными нулю (!), а погрешности типографии при монтаже и приладке 25 мкм (на более низкую величину рассчитывать не приходится), получим, что при несовмещении фотоформ на 5 мкм (барабанный ФНА хорошего класса) максимальная линиатура качественной печати - 211 lpi. При прочих равных условиях несовмещение фотоформ на 25 мкм (ролевые ФНА и некоторые барабанные) приводит к максимальной линиатуре печати 127 lpi. Разница очевидна.

Таким образом, далеко не разрешение сегодня определяет качество фотоформ. Чаще главными являются такие параметры, как величина повторяемости ФНА, точность и качество алгоритма растрирования, размер и жесткость точки. Во всяком случае, эти параметры должны соответствовать друг другу.

Анализ фактов обращения в сервисную службу владельцев ФНА с паспортной повторяемостью 5 мкм, жалующихся на брак несовмещения фотоформ до 50 мкм, показал, что в большинстве случаев оборудование было исправно. Для выяснения причин этого "загадочного" несовмещения рассмотрим влияние на геометрические размеры фотоформ таких факторов, как температура и влажность воздуха. Некоторых пояснений требует и параметр "повторяемость".

Влияние температуры и относительной влажности воздуха

На рис. 3 приведены усредненные характеристики влияния относительной влажности и температуры воздуха на геометрические размеры фотопленки. Коэффициенты влияния относительной влажности 0,01 мм/(м * процент относит. влажности) и температуры воздуха 0,017 мм/(м * °С) могут отличаться для разных типов пленок. Это зависит от толщины основы, состава и толщины фоточувствительного слоя, состояния пленки (проявлена или нет) и т. д. В любом случае очевидно, что температура и относительная влажность являются факторами, сильно влияющими на совмещение фотоформ.

Изменение во время экспонирования фотоформ относительной влажности воздуха на 1% или температуры воздуха на 0,5 °С приводит к несовмещению порядка 5 мкм на формате А2 и соизмеримо с точностью работы хорошего фотонаборного автомата барабанного типа!

Из сказанного понятно, что поддержание постоянной температуры и относительной влажности воздуха в помещении - необходимые условия для получения фотоформ высокого качества. В помещении, где установлено фотонаборное оборудование, желательно избегать сквозняков, соседства с нагревательными и охладительными приборами, потоков холодного и теплого воздуха, прямого солнечного света и т. д.

Нужно также учитывать, что фотопленка упаковывается на заводе при 50% относительной влажности. Если у вас она составляет 30%, то использование фотопленки сразу после разгерметизации упаковки может привести к несовмещению фотоформ порядка 200 (!) мкм. Поэтому фотопленку необходимо распаковать и выдержать в помещении, где будет происходить экспонирование, в течение как минимум 12 часов. Идеальные параметры для фотонаборного оборудования: относительная влажность 50% и температура 20°С.

Особенно внимательно нужно следить за климатом, если ФНА установлен в одном помещении с проявочной машиной. Мощные нагревательные элементы и емкости с жидкостями проявочной машины могут создавать при своей работе большие перепады температуры и относительной влажности. В этом случае также обязательно наличие системы принудительной вентиляции. Причина - большое количество соли, которая, испаряясь из секций проявочной машины, оседает не только в легких оператора, но и на электронных и механических частях ФНА, что существенно сокращает срок его службы.

Пленка, долгое время находившаяся внутри фотонаборного автомата (при больших перерывах в работе), может иметь другие размеры по сравнению с пленкой в рулоне. Это связано как с механическими усилиями, прикладываемыми к ней механизмом ФНА, так и различиями в климатических условиях внутри ФНА и рулона. Тот же процесс наблюдается при длительном хранении фотопленки в связи со старением. Поскольку это определяется параметрами внешней среды, хранить пленки нужно в одинаковых условиях и, желательно, герметично упакованными.

Высокая чувствительность пленки к климату порой является аргументом в пользу необязательности высокой повторяемости ФНА, что в принципе неверно. Все ошибки, к сожалению, суммируются и, для получения фотоформ высокого качества, должны быть минимизированы все влияющие факторы.

Влияние экспонирующего устройства

В зависимости от добротности аппарата требования к климатическим условиям могут значительно отличаться для устройств разных производителей - жесткие требования связаны, как правило, с более простой, "облегченной" конструкцией с обилием пластмассовых деталей. Типовые проблемы таких ФНА - плохие повторяемость и геометрия. Нередки проблемы со статическим электричеством, проявляющиеся в виде "прострелов" статики на пленке.

Большое влияние на качество фотоформ оказывает тип конструкции аппарата.

Большое влияние на качество фотоформ оказывает тип конструкции аппарата.

ФНА, выполненные по схеме "внутренний барабан", обеспечивают повторяемость 5-10 мкм. (Это характерно для лучших моделей. Встречается повторяемость до 25 мкм.) Однако этот параметр, как правило, указывается только для режима экспонирования максимального для данного ФНА формата. Если на барабан ФНА экспонируются без продвижки пленки несколько фотоформ для различных красок одного задания, то величина повторяемости для этого случая в технической документации не оговаривается и может быть существенно хуже. Для объяснения причин обратимся к типовой конструкции сканирующего устройства ФНА барабанного типа (рис. 4).

Вдоль геометрической оси барабана, внутри которого находится неподвижная пленка, во время экспонирования медленно движется оптическая сканирующая система (не путать со сканерами), состоящая из лазера и вращающегося на большой скорости (порядка 40 000 об./мин) зеркала. Этим определены два направления сканирования - быстрое (fast scan direction) и медленное (slow scan direction). Прямая линия, нарисованная в направлении медленного сканирования (поперек пленки), на исправном оборудовании имеет минимальную (менее 1 мкм) кривизну. Это контролируется электроникой и оптическим датчиком начала строки сканирования. Кривизна линии, нарисованной в направлении быстрого сканирования, ничем не контролируется и зависит только от качества оптической системы и ее настройки. В идеальном случае луч лазера, ось вращения зеркала и геометрическая ось барабана в точности совпадают, зеркало имеет идеальную поверхность и повернуто точно на 45 градусов относительно геометрической оси барабана. На практике, увы, линия в направлении быстрого сканирования может иметь кривизну различной формы с амплитудой отклонения до 50 мкм, причем даже у вполне приличного оборудования.

При полноформатном экспонировании несовмещение отсутствует, т. к. геометрические искажения всех фотоформ одинаковы, абсолютно повторяемы и накладываются друг на друга. Иное дело, когда фотоформы различных красок одного задания экспонируются в разных местах барабана (рис. 5).

В этом случае фотоформы различных красок имеют различные геометрические искажения, что может привести к их заметному несовмещению. Типовая рекомендация изготовителей ФНА - экспонирование цветоделенных фотоформ непосредственно друг за другом, в точности на одном и том же месте барабана ФНА. Только тогда гарантируются паспортные характеристики повторяемости большинства барабанных фотонаборных автоматов. К сожалению, этот режим достигается выключением всех функций автоматического размещения страниц на пленке, и перерасход ее неизбежен. Уберечься от перерасхода можно, используя программы электронного монтажа и спуска полос (рис. 6). При этом выполняются все условия совмещения с паспортной точностью, т. к. фотоформы для всех красок каждого задания всегда экспонируются на одном месте барабана.

Внимательно посмотрев на рис. 5, можно заметить, что пара фотоформ 1 и 2 имеет одинаковые геометрические искажения. Это верно и для фотоформ 3 и 4. Несовмещение возникнет лишь при попытке совместить, например, фотоформы 1 и 3. Эта особенность используется для оптимизации использования пленки без ущерба для совмещения. Необходимо применять автоматическое размещение страниц только в направлении медленного сканирования (поперек пленки). После заполнения пленки по ширине должна выполняться промотка экспонированного участка в приемную кассету (рис. 7).

В таком режиме экспонирования не происходит перерасхода пленки и одновременно обеспечивается высокая точность совмещения фотоформ, практически равная паспортной величине повторяемости. В ФНА компании Heidelberg Prepress, например, для осуществления этого режима нужно включить Collect Mode и выключить APP (Automatic Page Position).

Зная механизм образования геометрических искажений, можно в значительной степени ослабить его влияние на качество фотоформ. При больших искажениях проблема часто возникает при печати "лица с оборотом". Никакими "хитрыми" способами экспонирования обойти ее не удастся. Единственный выход - точная настройка оптики. Кстати, проверка совмещения лицевой и оборотной сторон - лучший метод оценки геометрических искажений. В случае идеального или близкого к нему совмещения можно забыть об искажениях и использовать все доступные способы экспонирования.

Большинство автоматов конструкции "внутренний барабан" используют вакуум для прижима пленки к барабану и ее фиксации. Хотя есть удачные примеры безвакуумных аппаратов, в общем случае его наличие желательно.

ФНА конструкции "внешний барабан"(рис. 8) обеспечивают повторяемость, сравнимую с предыдущей конструкцией. В этих аппаратах экспонирование происходит на пленку, закрепленную вакуумом на внешней поверхности барабана. Во время экспонирования вдоль вращающегося барабана на небольшом расстоянии от него движется оптическая система. Единственный источник искажений - механические биения барабана, вызванные неточностью изготовления деталей, их износом и т. д. К этим ФНА, с точки зрения пользователя, может быть применено все, сказанное выше о "внутреннем барабане".

ФНА ролевого типа (рис. 9) по сравнению с барабанными имеют ряд принципиальных отличий, существенно ухудшающих повторяемость и совмещение фотоформ. Эти особенности - экспонирование на подвижную пленку и разница в длине оптического пути от развертывающего зеркала до различных участков пленки. Для таких ФНА характерны геометрические искажения как вдоль, так и поперек пленки.

Отметим, что в ФНА ролевого типа направления быстрого и медленного сканирования меняются местами относительно пленки. Направлением медленного сканирования здесь является направление протяжки пленки, неравномерность которой может возникать по нескольким причинам. Одна из них - не идеальная точность изготовления валов протяжки, приводящая к эксцентриситету. При постоянной угловой скорости валов, линейная скорость на их поверхности меняется синусоидально с периодом, равным периоду вращения ведущего вала. Соответственно, частота линий сканирования пленки лазерным лучом меняется по тому же закону, приводя к геометрическим искажениям изображения. В Linotronic 330 и выше компании Linotype-Hell проблема решается так: поскольку ошибка повторяется циклически, нужно выводить каждый цвет комплекта фотоформ, начиная с одного и того же положения ведущего вала. Для этого требуется включить Color Separation Mode (по умолчанию установлен Black&White Mode). Хотя недостаток данного подхода - повышенный расход пленки (дополнительно до 20 см на каждый цвет), он помогает получить фотоформы с хорошим совмещением.

Неравномерность при протяжке пленки также может возникать из-за ее проскальзывания по ведущему валу. При том, что в некоторых ФНА, например серии Linotronic, механизм протяжки оснащен рядом технических решений, которые обеспечивают постоянное натяжение, проблема проскальзывания существует, и ее надо учитывать. Наибольший вклад в проскальзывание пленки вносят приемная и подающая кассеты. Чем меньше пленки в подающей кассете и чем больше в приемной, тем проскальзывание сильнее (уменьшается диаметр роля пленки, увеличивается угловая скорость его вращения и, соответственно, прикладываемое усилие). По мере заполнения приемной кассеты усилие, необходимое на укладку пленки, возрастает, т. к. приемная кассета, как правило, не имеет системы подмотки. В аппаратах с контролем натяжения после 15-минутного перерыва в работе (и более длительного) нужно промотать 15-20 см пленки для выравнивания натяжения.

Недопустимо выводить комплект цветоделенных форм, если он не умещается на оставшийся в подающей кассете метраж. Замена в процессе вывода на новый рулон приводит к резкому изменению нагрузки на механизм протяжки, что влечет за собой несовмещение фотоформ. Крайне желательно серьезные работы выводить в пустую приемную кассету. Не стоит выводить цветные работы сразу после загрузки пленки в ФНА. Аппарату необходимо промотать до двух метров пленки, чтобы окончательно закончить процесс ее выравнивания по валам после загрузки.

Искажения в направлении быстрого сканирования (поперек пленки) возникают вследствие разной длины оптического пути лазерного луча от центра к краю формата экспонирования. В ФНА хорошего класса вносимые геометрические искажения не превышают нескольких микрометров благодаря используемым схемам оптической и электронной коррекции. Искажения в направлении быстрого сканирования практически идеально повторяемы и, в случае достаточно большой их величины, по аналогии с барабанными ФНА, все краски комплекта фотоформ нужно размещать в одном и том же месте относительно краев пленки (например по центру).

Несовмещение - сложное, комплексное явление, далеко не всегда являющееся следствием неисправности ФНА или его технических ограничений. Опыт многих компаний свидетельствует, что при аккуратном и вдумчивом подходе на ролевом фотонаборном автомате вполне реально производство хороших фотоформ с линиатурой до 150 lpi (с натяжкой - 175 lpi). ФНА барабанного типа, при учете вышесказанного, обеспечивают совмещение, достаточное для изготовления фотоформ с линиатурой до 300 lpi.

Разрешение и линиатура

Линиатура - базовая величина, точка отсчета для определения требуемого качества печати. Распространенными величинами линиатуры являются:

75-110 lpi для газетной печати;

150 lpi для качественной черно-белой печати и простых полноцветных работ;

175-200 lpi для качественной полноцветной печати.

Значения линиатур качественной печати базируются на свойствах человеческого глаза. Большинство людей перестают замечать растровую структуру черно-белого изображения начиная с линиатуры 150 lpi. При полноцветной печати информация передается не отдельными точками, а растровыми розетками, линиатура которых ниже линиатуры растра составляющих ее цветов. Визуальная линиатура полноцветной печати 150 lpi достигается, когда линиатура растров составляющих цветов примерно равна 175 lpi. Линиатура газетной печати, как правило, ограничивается возможностями печатного оборудования. Разумеется, это относится к стандартному растрированию. В ряде случаев соотношения могут быть иными. Так, например, стохастическое растрирование, изначально предназначавшееся для высококачественной печати, получило преимущественное распространение при выпуске газетной продукции. При размере точки 30-40 мкм, стабильно передающейся при газетной печати, визуальное качество (или контраст печати) существенно выше по сравнению с традиционным растром из-за отсутствия растровой структуры изображения.

Некоторые новые методы растрирования, например Megadot от Heidelberg, при печати линиатурой 150 lpi позволяют получить визуальное качество сравнимое с качеством печати обычным растром 175 lpi (т.е. в связи с заметной подавленностью растровой структуры отсутствует визуальный эффект понижения линиатуры при цветной печати). При этом, в отличие от стохастики, Megadot является обычным растром, не вызывающим проблем при перекопировке и печати. Напротив, владельцы относительно простой или старой печатной техники отмечают повышение качества при использовании Megadot.

Отметим, что высокая линиатура не всегда улучшает качество печати. При превышении некоторого порога, определяемого возможностями оборудования, качество может заметно снизиться.

Напомним, что разрешение и максимальная линиатура печати с 256 градациями серого связаны известным соотношением: lpi = dpi/16. Таким образом, в случае линиатуры 200 lpi, которая является предельной для большинства лучших отечественных типографий и покрывающей почти все потребности качественной печати, необходимо разрешение 3200 dpi.

Иногда, если позволяет растровый процессор, допустимо использование свыше 256 уровней серого. С появлением PostScript 3 появилась возможность задействования до 4096 уровней. Однако особо обольщаться не стоит. Для полноценного применения 4096 уровней соотношение линиатуры и разрешения должно выглядеть как lpi = dpi/64. Для 200 lpi требуется разрешение 12 800 dpi. При этом 4096 уровней доступны только для оператора smooth shading, в остальных случаях используется обычное 8-битное (256 уровней) представление данных. Так же очевидно, что при обработке 16-разрядных данных скорость растрирования ощутимо снижается.

Существует другой способ улучшения качества растрового изображения (в основном этого требуют градиентные переходы), применяемый в некоторых растровых процессорах - добавление псевдослучайного сигнала ("dithering technic"). В растровом процессоре Delta Technology, например, используется 12-битная (4096 уровней) расчетная матрица растровой точки, и даже в случае 8-битного представления входных данных осуществляются 12-битная обработка и цифровая фильтрация. Форма растровой точки в небольших пределах имеет псевдослучайный характер, что дает визуальное представление большего количества уровней серого, чем есть на самом деле. Такой метод широко распространен не только в графических приложениях, например в Photoshop для создания градиентов, но даже в аудиотехнике HI-FI. Его реализация дает приемлемую картинку при количестве градаций серого менее 256, и заявляемая некоторыми компаниями высокая максимальная линиатура при относительно невысоком разрешении основывается, как правило, именно на этом. Использовать такой режим для качественных работ, тем не менее, не стоит. Как минимум "честные" 256 уровней должны присутствовать всегда. Это связано с тем, что качество изображения при наложении псевдослучайного сигнала зависит от сюжета и труднопредсказуемо.

Весьма эффективным представляется задействование асимметричного разрешения, под которым подразумевается увеличение разрешения ФНА в направлении быстрой развертки (вращение луча лазера) по отношению к разрешению медленной развертки (продвижка оптической системы). В результате, появляется "бесплатная" возможность либо экспонировать заданную линиатуру при более низком разрешении (и соответственно быстрее), либо получить больше чем 256 уровней серого, если, конечно, растровый процессор умеет с ними работать. Симметричное разрешение 2540 dpi позволяет получить максимальную линиатуру растра 150 lpi с 256 уровнями серого. При удвоении разрешения в направлении быстрой развертки (т. е. при разрешении 2540х5080 dpi) можно экспонировать растр с линиатурой до 225 lpi без потери уровней серого. Скорость экспонирования линиатуры 200 lpi при разрешении 2540х5080 dpi примерно в 1,5 раза выше, чем при "штатном" 3386х3386 dpi.

Асимметричное разрешение ощутимо помогает увеличить скорость экспонирования и/или улучшить качество фотоформ. Однако повышать соотношение разрешений более чем вдвое практического смысла не имеет. Это связано с требованием передачи на пленке динамического диапазона, равного, как минимум, 2-98% растровой точки. Так, при экспонировании линиатуры 300 lpi при разрешении 1270 dpi (даже при соответствующем увеличении разрешения в направлении вращения лазера для обеспечения 256 градаций серого) тоновый диапазон составит 5-95%, что никак не соответствует требованиям качественной печати, тем более для такой высокой линиатуры. Это определяется размером пятна лазера, который для разрешения 1270 dpi составляет 20-25 мкм. Взаимное перекрытие пятен лазера при асимметричном разрешении (при удвоении разрешения - до 50%) накладывает определенные требования на размер пятна и его жесткость.

Размер пятна лазера и жесткость растровой точки

Размер пятна лазера в основном определяет минимальный и максимальный процент растровой точки на фотоформе и, соответственно, доступный тоновый диапазон печати (соответствие минимального размера точки тоновому диапазону печати приведено в табл. 2). Условием качественной печати является тоновый диапазон не хуже 2-98%. В большей степени это относится к теневым участкам изображения, где чувствительность человеческого глаза более высока. Для печати линиатурой до 300 lpi минимальный размер точки должен быть 10-12 мкм, а до 200 lpi - 15-20 мкм. Применение высокого разрешения с размером точки менее 10 мкм хотя и позволяет точнее отобразить на пленке форму точки и мелкие детали изображения, большого смысла не имеет, ибо даже для качественных печатных пластин время экспозиции копировальной рамы настраивается примерно на 12 мкм, т. е. более тонкие линии и детали на печатную пластину скопированы не будут.

Большое значение имеет качество растровой точки на фотоформе. Чтобы быть корректно скопированной на печатную форму и четко напечатанной, растровая точка должна быть жесткой, т. е. иметь минимальную неравномерность оптической плотности внутри и "крутые" края (рис. 10).

Жесткость растровой точки в значительной степени зависит от метода регулировки размера пятна лазера. Основные соотношения для его расчета приведены на рис. 11. В аппаратах с переменной апертурой регулировка размера выполняется изменением диаметра луча D. При неизменной величине D, размер пятна на пленке можно регулировать расфокусировкой, т. е. изменяя расстояние от линзы до поверхности пленки f, что существенно хуже с точки зрения распределения энергии внутри пятна лазера и, соответственно, жесткости точки.

На жесткость точки также влияют режимы экспонирования и проявки, но ФНА, в которых изменение размера пятна выполняется расфокусировкой луча лазера (например в аппаратах компании Scitex), имеют так называемую "мягкую точку" всегда. Поскольку характеристики жесткости точки не описываются ни одним производителем, нужно быть бдительным.

Основная проблема мягкой точки - влияние на ее размер и характер режима экспонирования и проявки фотоформы, а также сложность создания качественных печатных форм. Наклон характеристики чувствительности фотопленки достаточно сильно зависит от температуры проявителя, его свежести и времени проявления (подробнее см. ниже), значит, мягкая точка требует большего внимания к проявочной машине и калибровке ФНА. Кроме того, все копировальные рамы в большей или меньшей степени имеют неравномерность засветки, что при мягкой точке приводит к заметной неравномерности перекопировки и, соответственно, неравномерности процента растровой точки по полю копировальной рамы и искажениям формы этой точки. Особенно сильно это проявляется при больших линиатурах в тенях и светах, где точка имеет небольшой размер.

Использование стохастики при мягкой точке также весьма проблематично. Созданные на таком аппарате фотоформы визуально порой выглядят лучше сделанных на ФНА с жесткой точкой, поскольку за счет "мягкости" на фотоформе сглажены форма растровой точки и контуры изображений. Это, вероятно, единственная причина применения мягкой точки, т.к. ввести переменную апертуру не сложно. Тем не менее копировальную раму обмануть труднее, чем глаз, и такие фотоформы требуют гораздо больше внимания.

В ФНА высокого класса размер пятна лазера меняется (изменяемая апертура) в соответствии с выбранным разрешением и либо равен, либо на 20-50% превышает значение адресуемости (величина, обратная разрешению). Примерные соотношения между оптимальным размером пятна лазера и разрешением, наиболее часто используемые производителями в ФНА высокого класса, приведены в табл. 3.

Допустимые типы фотоматериалов и их толщина

Возможность работы с фоточувствительными материалами различных производителей, легкость и оперативность перехода между ними - естественное требование к ФНА. Недопустима ситуация (встречается и такое), когда фотонабор калибруется заводом-изготовителем только на один тип материала, и для его перенастройки требуется приезд сервисного инженера.

Учитывая быстрое развитие технологий экспонирования полиэстеровых печатных форм, максимальная толщина материала, с которым может работать ФНА, должна быть до 0,2 мм для формата А3 и до 0,3 мм для формата А2 и больших. Уже сегодня работа с полиэстером позволяет выпускать продукцию с линиатурой до 175 lpi и тоновым диапазоном 3-97%. По мнению некоторых экспертов, в недалеком будущем полиэстер составит серьезную конкуренцию гораздо более дорогим CtP-системам на основе термальных пластин.

Оптическая плотность

Существует два типа пленок для изготовления фотоформ: Hard Dot Film (высокочувствительная) и Rapid Access Film (c линейной чувствительностью) - наиболее распространенная. Изменяя режим экспонирования и проявки фотоматериала, можно значительно влиять на характеристики пленки. На рис. 12 в качестве примера показана характеристика пленки Kodak Recording 2000 RRD, снятая на ФНА Primesetter 74 компании Heidelberg. Подобную характеристику имеет практически любая пленка, с отличиями лишь в соотношениях плотности энергии и времени проявления. Kodak Recording 2000 RRD является высокочувствительной пленкой, но при необходимости ее можно использовать как линейную, изменив режим экспонирования и проявки. Часто верно и обратное. При этом, как всегда, любое отклонение от "фирменных" рекомендаций желательно проверять на отсутствие побочных эффектов.

При выборе рабочей точки (режима экспонирования и проявки) необходимо руководствоваться следующими соображениями:

оптическая плотность фотоформы должна соответствовать требованиям процесса создания печатных форм (как правило, это величина порядка 4D);

для обеспечения жесткости растровой точки изменение оптической плотности фотоформы при небольших изменениях экспозиции (в окрестности рабочей точки) должно быть минимальным, т. е. наклон характеристики чувствительности в рабочей точке обязан быть небольшим.

При создании фотоформ чаще используются два режима экспонирования и обработки фотопленки, соответствующие рабочим точкам А и В на рис. 12.

Режим экспонирования, соответствующий точке А, выбирается, как правило, при работе с пленкой, имеющей линейную чувствительность. Для рекомендованного изготовителем режима экспонирования и проявки характеристика ее чувствительности близка к линейной и имеет вид, примерно соответствующий графику для времени проявления 25 секунд. При необходимости иметь плотность фотоформы порядка 4D теоретически допускается работать в точках C, D и E, но тогда скажется слишком высокая чувствительность пленки. Например, если плотность энергии внутри луча лазера от центра к краю имеет разницу в 2 мДж/м2, то при работе в точке А растровая точка будет иметь разницу оптической плотности от центра к краю порядка 1D. В точке Е этот показатель составит уже 4D! Для ФНА с существенной неравномерностью плотности энергии лазерного луча даже точка А может оказаться неприемлемой.

Режим экспонирования, соответствующий точке В, выбирается при работе с высокочувствительной пленкой. Он более всего подходит для стохастического или регулярного растрирования при необходимости переноса на офсетную пластину точки размером 10-15 мкм. Это связано с тем, что в данном режиме (неглубокого насыщения) неравномерность плотности энергии внутри луча лазера в некотором диапазоне не приводит к неравномерности оптической плотности растровой точки, что позволяет получить очень жесткую точку на фотоформе. Для ФНА с мягкой точкой это единственный подходящий режим для качественных работ. При этом для аппаратов с изменением размера точки расфокусировкой придется забыть о переменном размере точки и ориентироваться на его максимальную величину.

Недостатками этого режима следует считать высокую чувствительность пленки ко всякого рода механическим воздействиям, проявляющимся в виде псевдозасветки, а также оптическая плотность фотоформ порядка 5,5 D, которая в некоторых случаях является чрезмерно высокой.

Таким образом, ФНА должен иметь мощность источника засветки, достаточную, чтобы экспонированные участки пленки при стандартном режиме проявления имели плотность до 5,5 D. При этом должен оставаться некоторый запас по мощности источника засветки. Лучшие показатели обеспечивают полупроводниковые и газовые лазеры. При прочих равных условиях, по мнению авторов, предпочтение стоит отдавать конструкциям с полупроводниковыми видимыми красными лазерами. Это связано с гораздо более простой схемой оптического пути, отсутствием акустооптических модуляторов, зеркал и других блоков, подверженных настройке и калибровке. Самый неподходящий тип лазера - инфракрасный. Из-за большой длины волны фотонаборы с такими лазерами имеют худшую точку. При этом полная невидимость луча может вызвать проблемы при настройке оптического пути.

Растровый процессор

Формально ФНА и растровый процессор являются разными устройствами, но рассматривать их нужно как единое целое, ибо совместить фотонабор и RIP разных производителей в большинстве случаев невозможно.

Основное требование к растровому процессору - качественный и точный расчет растра. С этим требованием связаны такие возможные проблемы печати, как муар, плохая передача мелких деталей изображения, ступенчатые градиенты и т. д.

К сожалению и как ни странно, данные о точности расчета большинством производителей замалчиваются, хотя подробно обсуждаются важные, но все-таки вспомогательные функции. Вероятно, тому есть веские причины. Если есть выбор, то при работе с ФНА до формата А3 достаточно использовать программные растровые процессоры, например на основе ядра Harlequin. Для формата А2 потребуется хороший аппаратный RIP с растрированием по методу суперячейки или иррациональным растрированием. Для работы с форматом А1 и на высоких линиатурах нужна очень высокая точность расчета растра. Официально авторам известен только один растровый процессор с гарантированно достаточной для этого тчностью - Delta Technology IS (другие производители данных о точности расчета растра своими процессорами не сообщают).

Также крайне желательны: поддержка Postscript 3 и, соответственно, получающего все большее распространение формата PDF 1,3 (уже 1,4), асимметричного разрешения, более чем 256 уровней серого.

Большой плюс - наличие в процессоре развитых автоматических функций оптимизации использования пленки с размещением работ как поперек, так и вдоль нее. Иначе придется либо слишком часто менять ширину пленки (для чего некоторые производители изобрели мультикассетные аппараты), либо раскладывать все работы вручную в программе монтажа и спуска полос. В принципе, оба варианта ощутимо понижают производительность фотовывода.

Интересной способностью, иногда позволяющей как минимум удвоить производительность, обладают ФНА Heidelberg. Дело в том, что для всех барабанных автоматов, в силу их конструкции, времена отрисовки одной тонкой линии поперек пленки и полного формата равны. При экспонировании, например, на ФНА Primesetter 74 полноцветной работы формата А4 требуется два прохода экспонирующей системы поперек пленки (по два цвета за проход). При установке размещения работ вдоль пленки в растровом процессоре Delta Technology все четыре цвета, без продвижки пленки, будут автоматически отрисованы на один барабан за один проход, т. е. в два раза быстрее. Более мелкие форматы будут экспонироваться еще быстрее. При этом Delta способен автоматически поворачивать работы для максимального заполнения пленки по ее ширине. Отметим, что такое возможно (и допустимо) лишь на ФНА с небольшими геометрическими искажениями.

Желательно, чтобы рабочая станция растрового процессора работала под управлением одной из распространенных операционных систем и на стандартном "железе". Это ускорит процесс освоения и может существенно облегчить жизнь при возможных проблемах или модернизации. Хотя нет сомнений в эффективности Unix-систем, однако при отсутствии соответствующих знаний и опыта даже простые проблемы решаются порой лишь их полной переустановкой. Наиболее приемлемый, с нашей точки зрения, вариант - Windows NT на платформе Intel.

Помимо собственно растрирования, многие производители возлагают на свой растровый процессор решение целого комплекса задач допечатного процесса. Поэтому в его состав входят дополнительные модули треппинга, электронного монтажа, цветопробной печати, OPI и др. Все они заметно влияют на скорость и удобство работы. Но это отдельная большая тема.

При анализе возможностей растрового процессора всегда нужно четко расставлять приоритеты. Повторимся, основное требование - качественный и точный расчет растра. Все остальное - вспомогательные функции.

Производительность процессора важный фактор, однако нужно понимать, что высокая скорость является, как правило, следствием пониженной точности растрирования. Некоторые программные растровые процессоры, например на основе ядра Harlequin, позволяют задавать необходимую точность расчета. В качестве эксперимента мы пытались установить точность 0,0000012 градуса и 0,000000015 lpi, характерные для процессора Delta Technology IS. Увы, в большинстве случаев подобный расчет был невозможен в принципе или скорость растрирования падала ниже всякого приемлемого уровня.

Преимуществом программных растровых процессоров считается возможность просмотра работы в растровом виде до вывода. Предполагается, что это нужно для проверки на предмет отсутствия муара. Хотя эта функция, в связи с относительно низким качеством растрирования программных процессоров, действительно нужна, реально отследить муар на экране, как правило, невозможно. Поэтому главный смысл предпросмотра - контроль качества цветоделения (шрифты, кресты, зеркало и т. д.).

Производительность рабочих станций повышается, и со временем можно ожидать появления программных растровых процессоров с высокой точностью растрирования. Но это - в будущем, а на сегодняшний день аппаратные системы растрирования предпочтительнее.

Полиэстерные печатные формы - новые возможности для ФНА

Технологии CtP, цифровая печать для большинства отечественных типографий все еще представляются интересными, но очень дорогими игрушками. Однако мировые тенденции развития полиграфии, постоянно растущий объем малотиражных заказов свидетельствуют о необходимости и неизбежности упрощения технологии печати, сокращения числа технологических операций и времени выполнения заказа. Привычная технология, основанная на фотоформах, уже не может конкурировать с цифровыми печатными машинами и CtP-системами при малых тиражах. Даже при худшем качестве оттиска заказчик зачастую отдает им предпочтение из-за отсутствия ограничений по тиражности, низкой стоимости и оперативности выполнения заказа. Чтобы конкурировать с крупными компаниями, малые и средние типографии должны предлагать более выгодные условия, но инвестировать порядка 200 тысяч долларов в CtP-систему на базе термальных пластин или в цифровую печатную машину редко кому под силу. Каков выход?

Еще недавно ФНА предсказывался быстрый закат на фоне бурного роста цифровых методов печати. Активная разработка производителями систем экспонирования полиэстерных печатных форм изменила это представление. Уже сегодня фотонаборный автомат с полноценной возможностью экспонирования полиэстера является реальной и более дешевой альтернативой классическим CtP-системам. Обе технологии активно развиваются, но, по оценкам экспертов, первая из них, обладая гибкостью и несравненно лучшим соотношением цена/качество, в ближайшие годы займет достойное место в малых и средних типографиях. Современные полиэстерные материалы позволяют получать до 20 000 оттисков хорошего качества с линиатурой до 175 lpi и градационным диапазоном 3-97%.

Основой технологии является полиэстерный рулонный фоточувствительный материал, работающий на принципе внутреннего диффузионного переноса серебра. На рис. 13 показана структура полиэстерных форм компании Mitsubishi. В процессе экспонирования происходит засветка галогенида серебра. При химической обработке осуществляется диффузионный перенос серебра из незасвеченных областей в верхний слой, в дальнейшем восприимчивый к краске. Этот технологический процесс требует негативного экспонирования.

Экспонировать полиэстерные формы, в принципе, способен любой ФНА, но полноценную работу обеспечивают далеко не все производители. Перечислим основные требования к ФНА для экспонирования полиэстерных форм:

Корректная работа с материалами, имеющими толщину, равную толщине стандартных металлических офсетных пластин, т. е. 0,2 мм для печатных машин малого формата и 0,3 мм для печатных машин большого формата.

Негативное экспонирование фотоформ с рабочей областью, превышающей максимальный формат печати.

Наличие системы пробивки приводочных отверстий вдоль длинной стороны формата. Желательна пробивка офсетных приводочных отверстий, соответствующих печатной машине (иначе потребуется устройство для перепробивки отверстий).

Высокая точность отрезки формы необходимой длины (иначе потребуется устройство для обрезки пластин в нужный размер).

Возможность подключения проявочной машины, способной обрабатывать материалы нужной толщины. Для комбинированного режима "пленка + полиэстер" требуется пятисекционная проявочная машина (секция воды и по две секции для обработки пленки и полиэстера).

Процедуры калибровки ФНА и экспонирования полиэстера немного отличаются от работы с пленкой, однако трудностей не вызывают. Некоторые компании выпускают комбинированные пятисекционные проявочные машины, предназначенные для одновременной работы как с фотопленкой, так и с полиэстером. Если оперативное переключение между материалами не требуется, для обработки подойдут обычные проявочные машины для фотоформ, способные работать с нужной толщиной. Наиболее часто применяются материалы с толщиной, соответствующей стандартным монометаллическим пластинам 0,2 мм и 0,3 мм (в зависимости от типа печатной машины).

В качестве конкретного примера состава оборудования рассмотрим комплекс на базе нового автомата Primesetter компании Heidelberg (рис. 14).

Primesetter 74. Типовой список оборудования для работы с полиэстером.

Фотонаборный автомат Primesetter 74.

Поддержка форматов печатных форм для GTO/MO/SORK/S-Offset/SM72/SM74 и т. д. Все автоматы серии Primesetter поставляются готовыми к использованию полиэстерных материалов толщиной до 0,3 мм и соответствуют всем вышеперечисленным требованиям. Возможна пробивка офсетных приводочных отверстий любой стандартной конфигурации или заказной, определяемой пользователем. Обрезка фотоматериала на нужную длину осуществляется внутри ФНА.

Растровый процессор Delta Technology.

Станция электронного монтажа и спуска полос Signastation.

Трехсекционная проявочная машина, предназначенная для работы c материалами толщиной до 0,3 мм, или пятисекционная, если требуется оперативное переключение между пленкой и полиэстером.

Внешнее устройство для термического загиба полиэстера (например Bacher Plate Provider) в случае использования автозагрузчика офсетных пластин.

Денситометр на отражение без поляризационного фильтра.

Цифровой цветопробный принтер.

Mitsubishi SDP-FR 275 - полиэстерный рулонный фотоматериал толщиной 0,3мм.

Химические растворы Mitsubishi (SLM-AC и SLM-ST).

Корректировочные жидкости (SLM-OE) и карандаши компании Mitsubishi для исправления мелких дефектов форм.

Два измерителя PH для контроля состояния реактивов.

Как видно из примера, состав оборудования для работы с полиэстерными формами или для одновременной работы "пленка + полиэстер" не имеет существенных, с точки зрения капиталовложений, отличий от комплекта для экспонирования фотоформ.

Наиболее существенные отличия при работе с полиэстером возникают на этапе приладки печатной машины и в процессе печати. Это связано с разницей в жесткости полиэстерного материала и его восприимчивости к увлажняющему раствору, по сравнению с металлическими пластинами. На формате SM74 полиэстерная форма может увеличиться в размере до 1,4 мм при толщине 0,2 мм. Изменение размера пластин толщиной 0,3 мм примерно вдвое меньше. Стабилизация размеров полиэстерных форм происходит после прогона примерно 100 листов. Точность типовой настройки совмещения при печати - 50 мкм.

Работа с полиэстерными формами требует предварительного увлажнения в течение примерно 20-30 секунд и использования специальных добавок к увлажняющему раствору. Для полиэстерных материалов Mitsubishi рекомендуется состав увлажняющего раствора, совместимый с металлическими офсетными пластинами. Таким образом, использование полиэстерных печатных форм не требует переналадки печатной машины и смены увлажняющего раствора, в результате чего возможна одновременная работа как с обычными металлическими, так и с полиэстерными печатными формами.

При выполнении печатных работ высокого качества сегодня конечно предпочтительнее иметь дело с металлическими пластинами. Однако для многих работ применение полиэстерных форм вполне оправдано, т. к. уменьшает себестоимость продукции и время выполнения заказа.

Подведем итоги

По техническим возможностям ФНА, наиболее широко представленные на отечественном рынке, можно условно разбить на три группы:

ролевые (capstan) с максимальной линиатурой до 150 lpi;

барабанные среднего класса с максимальной линиатурой до 200 lpi;

барабанные высокого класса с максимальной линиатурой 300 lpi и выше.

Анализируя параметры любого фотонаборного комплекса, нужно обязательно обращать внимание на сбалансированность технических параметров. Примерный набор соответствующих друг другу характеристик для этих трех групп ФНА приведен в табл. 4.

Имейте в виду, что отдельно взятый параметр, как правило, мало о чем говорит. В случае несоответствия характеристик определяющей из них является худшая!

Следует помнить, что далеко не все важные параметры ФНА и растрового процессора можно оценить по заявленным производителем техническим характеристикам. Это относится к жесткости растровой точки, величине геометрических искажений, чувствительности к колебаниям климатических условий, точности и качеству алгоритма растрирования, добротности конструкции, экономности использования пленки, возможности работы с полиэстером и т. д. Иногда деликатно замалчивается даже повторяемость! По отношению к этим характеристикам нужно проявить особое внимание, т. к. именно они определяют класс оборудования.

Далеко не всегда есть возможность приобрести оборудование, отвечающее всем поставленным требованиям. Какими параметрами можно пожертвовать, а какими не стоит? По мнению авторов, прежде всего стоит помнить о повторяемости. ФНА с высокой повторяемостью и относительно скромными остальными параметрами более предпочтителен, нежели автомат с обратным набором параметров. Хороший пример - Herkules Basic. При повторяемости 5 мкм и весьма добротной конструкции он обеспечивает максимальное разрешение 3386 dpi и минимальный размер пятна лазера 20 мкм (точка жесткая). Все его пользователи отмечают, что для большинства коммерческих работ качество практически неотличимо от результатов, получаемых на более дорогих старших моделях линейки Herkules. Фотонаборы с низкой повторяемостью, прежде всего ролевые, а также некоторые барабанные стоит приобретать либо при уверенности, что их возможностей достаточно на много лет вперед, либо при жестких финансовых ограничениях. Это отчасти связано и с тем, что такие аппараты быстрее устаревают морально и физически.

И последнее. Какими бы характеристиками не обладало оборудование, оно прежде всего должно работать, а не стоять. Для этого необходимо выполнение двух условий: наличие хорошей технической поддержки и грамотная эксплуатация оборудования самим пользователем.

Игорь Головачев

(технический директор компании InitPress)

Валерий Савченко

(руководитель сервис-центра компании InitPress)

← Вернуться к началу

Показать полностью…
Похожие документы в приложении