Kontaktraster mit variabler Charakteristik
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kontaktraster zum Aufrastern von Haibtonvorlagen, wie dies zur Vorbereitung von Druckträgern üblich ist.
Die Erfindung besteht darin, dass mit dem zu beschreibenden Raster die Form der resultierenden Punkte, d. h. die Rastercharakteristik, durch Wahl der spektralen Qualität des zur Belichtung benutzten Lichtes in weiten Grenzen variiert und so den Erfordernissen des jeweiligen Druckprozesses angepasst werden kann. Seit 1940 bekannt und im Handel erhältlich sind soge nannte Magentaraster, mit deren Hilfe es möglich ist, den vom Raster bewältigten Tonwertumfang in gewissen Grenzen auf den der Vorlage abzustimmen, und zwar durch geeignete Wahl der spektralen Qualität des zur Belichtung notwendigen Lichtes (siehe US-Patentschrift 2 304 988). Die folgenden Darlegungen sollen die Konzeption des neuen Rasters erklären.
Die Halbtonvorlage wird beim Aufrastern einem zweidimensionalen Modulationsprozess unterworfen.
Dabei wird die kontinuierliche Halbtondichte d in Flächenbedeckungen bRK auf dem Aufnahmematerial umgesetzt, das man dann als Rasterbild oder Rasterkopie (RK) des Halbtonoriginals bezeichnet. Unter der Flächenbedeckung bRK versteht man das Verhältnis des das Licht im wesentlichen total absorbierenden (also undurchsichtigen oder nicht reflektierenden) Anteils einer Einheitsfläche G in der Rasterkopie bezogen auf diese Einheitsfläche G: total absorbierender Flächenanteil von G baK = mit 0 < bRK 1
Einheitsfläahe G Erst beim Integrieren im Auge des Beobachters oder in der Photozelle eines Messinstrumentes liefert die Rasterkopie wieder den Eindruck eines Halbtondichtewertes, den wir im folgenden als integralen Dichte wert DRK bezeichnen wollen.
Halbtonvorlage und Rasterkopie
Eine wesentliche Erkenatnis, die Tritton & Wilson [Phot. J. 79, 396 (1939)j in ihrer grundlegenden Arbeit gewonnen hatten, besteht darin, dass die Rasterkopie je nach Art der Halbtonvorlage (als Positiv oder Negativ), also je nach Art der weiteren Verarbeitung eine spezielle Tonreproduktionskurve aufweisen muss, d. h.
(1) DRK=DK(d) soll jeweils eine eindeutige Funktion sein.
Tritton & Wilson zeigten, dass beim Rastern eines Halbtonpositivs zum Rasternegativ diese Beziehung die Form hat (2) DRN(d) = -lolg [1 - e':p ( d3 ]
In Fig.la ist diese Funktion graphisch dargestellt; es bedeuten:
DRN (integrale) Dichte im Rasternegativ, d kontinuierliche Halbtondihhte in dS Vorlage.
Diese Tonreproduktionskurve ist so konstruiert, dass eine Kopie von diesem Rasternegativ zu einem Rasterpositiv mit richtiger- Tonreproduktion bezüglich des Originals führt: DP,P = d. DRP bezeichnet hier die (integrale) Dichte im Rasterpositiv.
Dient als Vorlage ein Halbtonnegativ, so soll der Rasterprozess die einfache Beziehung (3) DRp(d) = C - d als Tonreproduktionskurve liefern. Diese Funktion ist in Figur 1b dargestellt mit den genannten Bezeichnungen.
Der Rasterprozess
Der Raster ist der für den Prozess notwendige zweidimensionale Modulator. Wir betrachten hier den Kontaktraster. Er besteht im einfachsten Fall aus einem in x- und y-Richtung eines rechtwinkligen Koordinatensystems gleichermassen kontinuierlich und periodisch variierenden Dichteaufbau DR. Als Beispiel ist in Figur 2 ein Dichte-Niveaulinien-Diagramm gezeichnet.
DpmaX bezeichnet das Maximum im Dichteauidbau, DRmiD das Minimum. Das Aufnahmematerial soll ideale Lithcharakteristik haben, d. h. es existiert ein genau definierter Schwellenwert Eo = (I.t)o der einfallenden Lichtenergie (I Intensität, t Zeit), so dass der Lithfilm nach der Belichtung und Entwicklung bei einer Energie E < E0 total dürchsichtig bei einer Energie E > Eo total geschwärzt, also undurchsichtig wird.
In Figur 3 ist die Schwärzungskurve
S = S(IogE) dieses idealen Lithmaterials dargestellt. Es bedeuten:
S Schwärzung des Aufnahieaterials mit
Maximalwert SmaX und Minimalwert Smin γ Ableitung der Funktion S (log E) für den Argumentwert E = Eo.
Mit dieser vereinfachenden Annahme eines idealen Lithprozesses sind wir in der Lage, die physikalischen Vorgänge beim Rasterprozess algebraisch zu formulieren.
Anstelle der Lithempfindlichkeit Eo kann man auch seinen logarithmischen Wert Do = log Eo einführen; dieser entspricht bei konstant gehaltener Einfallsenergie dem Dichtewert eines potentiell vorgeschalteten Graufilters. Do ist damit eine Materialkonstante.
Bei gleichförmiger Beleuchtung entsteht hinter dem Raster (gesteuert durch den Dichtewert d der Halbtonvorlage) eine mit der Periodizität des Rasters auftretende Lichtverteilung, so dass der Lithfilm nach der Belichtung und Entwicklung genau eine Niveaulinie: total geschwärzt erscheint für d + DR < D0 total durchsichtig für d + DR > D0 Dies bestimmt im Grenn'alt (4) d + DR = DO genau eine Niveaulinie: DR = konstant im Raster. Die von dieser Niveaulinie DR umschlossene Fläche bezogen auf die Einheitsfläche G des Rasters nennen wir (relative) Niveaufläche b; sie ist im Falle des idealen Lithprozesses zahlenmässig identisch mit der oben definierten Flächenbedekkung baK in der Rasterkopie.
Damit ist ein Zusammenhang aufgestellt zwischen dem Dichtewert d der Vorlage und der bei einem be stnnmten Raster resultierenden Flächenbedeckung bRE auf dem Lith*Aufnahmematerial. Zu dieser Flächenbedeckung gehört die (integrale) Dichte.
(5 > DRK = 4og(t -bRK) Mit andern Worten: Die Form des Niveaulinie im Raster bestimmt die Grösse des geschwärzten Flächenanteils, also die Flächenbedeckung und damit die (integrale) Dichte in der Rasterkopie.
Die Korrelation zwischen der Niveaulinie DR und der von ihr umschlossenen Niveaufläche b definiert einen Kontaktraster eindeutig. DR(b) heisst Raster Charakteristik.
Es erscheint wichtig, diesen Zusammenhang zu betonen: Es ist nicht der eindimensionale, mikrodensitometrische Verlauf vom Dichtemaximum zum Dichteminimum eines Rasterpunktes, der den Raster und damit seine Tonreproduktion bestimmt, sondern die Korrelation zwischen den Dichteniveaux und den (zweidimensionalen) Flächenbedeckungen. Ist für einen Kontaktraster diese Korrelation gegeben, so lässt sich die zu diesem Raster gehörende Tonreproduktion ermitteln, wie im folgenden explizit gezeigt wird.
Die Form der Niveaulinien ist primär völlig unwichtig; die Punkte eines bestimmten Dichtewertes DRK in der Rasterkopie können kreisförmig, elliptisch oder quadratisch sein oder auch jede beliebige Über- gangsform besitzen. Wichtig ist, dass der von ihnen bedeckte Flächenanteil pro Einheitszelle gleich der zum Dichtewert DRK gemäss Gleichung (5) gehörenden Flächenibedeckung baK ist. Erst durch die weitere Verarbeitung der Rasterkopie mag sich eine bestimmte Punktform als besonders günstig erweisen. Siehe in diesem Zusammenhang: Französische Patentschrift 1 382 265 (Maurer & Yule, Kodak-Pathé 1963).
Der Negativraster und der Posittvraster
Die Tonreproduktionskurve (1)
DRK = DRK (d) und die Beziehl,ng für den idealen Lfthprozess (4) d + DR(b) = Do m3t b = bRE sind über die integrale Dichterelation (5)
DRK = -log (1 - baK) miteinander verknüpft. Gibt man folglich die Tonre produktionskurve vor, so ist die Funktion DR(b) festgelegt. Auf der andern Seite besitzt ein vorgelegter Kontaktraster eine ganz bestimmte Charakteristik und kann damit (bei Annahme eines idealen Lithprozesses) auch nur eine ganz bestimmte Tonreproduktion liefern.
Tritton & Wilson fordern für das Rasternegativ eine Tonreproduktion nach Gleichung (2), was nach dem Gesagten die Charakteristik für den Negativraster liefert: (6) DNR(b) = Do + log b mit 0 # b # 1
Graphische Darstellung siehe Figur 4a mit den BeW zeichnungen: DRK Dichte im Negativraster,
Do Maximalwert der Dichte im Negativraster, bRN Flächenbedeckung im Rasternegativ (in Analogie zu baR).
Entsprechend folgt aus der Tcnreproduktionskti.rve (3) für das Rasterpositiv die Charakteristik für den Po sittvraster: (7) DPR (b) = Do - C - = log (1 - b), mit 0 # b # 1.
Graphische Darstellung in Figur 4b mit den Be zeichnungen: DPR Dichte im Positivraster, D,- C Minimalwert der Dichte im Positivraster, bRp Flächenbedleckung im Rasterpositiv (in Analogie zu bRK).
Figur 5 veranschaulicht graphisch den starren Zusammenhang der genannten Relationen:
Quadrant I: (integrale) Dichterelation mit
DRN Dichte im Rasternegativ, bRN Flächenbedeckung im Rasternegativ.
Quadrant II: Tonreproduktion mit d Dichte der }Ialbtonvorlage.
Quadrant III: Lichtverteiiung hinter dem Raster mit
DR Dichte im Kontaktraster.
Quadrant IV: RasterCharakteristik.
Kontaktraster mit variabler Charakteristik
Wir haben gesehen, dass zum tonwertrichtigen Aufrastern von Halbtonnegativen und Halbtonpositiven verschiedener Charakteristik notwendig sind. Darüber hinaus lässt sich mit einem Raster ohne weitere Hilfsmassnahmen auch nur ein ganz bestimmter Tonwertumfang zur Rasterkopie aufrastern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kontaktraster, mit dem es möglich ist, sowohl Halbtonpositive als auch Halbtonnegative mit nahezu beliebigem Tonwertumfang je nach Verwendung der Wellenlängenverteilung des zur Belichtung notwendigen Lichtes tonwertrichtig aufzurastern.
Beispiel, wie man sich einen solchen Raster vorstellen kann: In einem Mehrschichten-Farbfilm enthalte die Blaulicht-absorbierende Schicht einen Raster mit der Charakteristik für ein Rasterpositiv gemäss Gleichung (7) und die Grünlicht-absorbierende Schicht einen Raster mit der Charakteristik für ein Rasternegativ gemäss Gleichung (6).
Beim Aufrastern mit diesem Farbfilm-Raster erhält man bei Verwendung von blauem Licht ein tonwertrichtiges Rasterpositiv, bei Verwendung von grünem Licht ein tonwertrichtiges Rasternegativ. Bei kombinierter Belichtung zeigt sich jedoch erst der entscheidende Vorteil dieses Farbfilm-Rasters: Gibt man p o/o der Gesamtbelichtung mit blauem und folglich (100-p) % mit grünem Licht, so wirkt beim Aufrastern eine Mischcharakteristik, wie es aus Figur 7 hervorgeht: Bezeichnungen wie in Figur 5, ferner p Belichtungsanteil des Teilrasters mit der Charakteristik DPR (b),
100 - p Belichtungsanteil des Teilrasters mit der Charakteristik DNR (b), Kurve 1: p=5001o
2: p = 300/o
3:
p= 70/o
4: p = 1 0/o
Man hat mit diesem Raster die Möglichkeit, die Tonreproduktionskurve zwischen der für ein Rasterpositiv und der für ein Rasternegativ im angezeigten Sinn kontinuierlich zu variieren.
Enthält nun eine- dritte nur Rotlicht-absorbierende Schicht dieses Farbfilm-Rasters wieder einen Raster mit der Charakteristik für ein Rasterpositiv, jedoch mit wesentlich anderem Tonwert-Umfang, so ist es durch kombinierte Belichtung zwischen den beiden Positivrastern möglich (auf-panchromatischem Material), jeden Zwischenwert im Tonwertumfang je nach Vorlage nahezu tonwertrichtig aufzurastern.
Ferner habe eine vierte Schicht einen separaten Absorptionsbereich gegenüber den anderen Scliichten; wir nennen sie Rot(2)-Licht-absorbierend. In dieser Schicht sei ein zweiter Raster mit der Charakteristik für ein Rasternegativ eingebaut, jedoch mit wesentlich anderem Tonwertumfang gegenüber dem ersten Negativraster. Jetzt kann man bei kombinierter Belichtung zwischen den beiden Negativrastern jeden Zwischenwert im Tonwertumfang je nach Positiv-Vorlage nahezu tonwertrichtig aufrastern.
Das Schema eines solchen Rasters ist in Figur 6 symbolisch dargestellt:
B-Schicht: Blaulicht-absorbierende Schicht mit Positiv-RasterCharakteris,tik für den Tonwertumfang TU 1,
G-Schicht: Grünlicht-absorbierende Schicht mit Negativ-Raster-Charaktenstik für den Tonwermfang TU 1,
R(1)-Schicht: Rot(1)-Licht-absorbierende Schicht mit Positiv-Roster-Charakteristik für den Tonwertumfang TU 2, R(2)-Schicht: Rot(2)-Licht-absorbierende Schicht mit Negativ-Raster-Charakteristik für den Tonwertumfang TU 2.
Diesen Aussagen liegt folgende Überlegung zugrunde:
Der Überlagerung zweier Rastercharakteristiken DR1 (b) und DR2 (b) bei kombinierter Belichtung kann man eine hypothetische Mischcharakteristik Dg (b) zuordnen, die für die neue Tonreproduktion verantwort lich ist. Die Gesaintbelichtung E wird energiemässig aufgespalten in die Anteile p E für den ersten Teilraster mit der
Charakteristik DR (b) und (1 - p) E für den zweiten Teilraster mit der Charakteristik DR2 (b), mit 0 # p # 1.
Für die Mischcharakteristik ergibt sich dann die Beziehung (8) DMR (b) = -log [p e::p exp (-Di + (lp)e::P(D2(b))i mit 0N < PN < 1 Mit dieser Mischcharakteristik kann man dann explizit über die in Figur 5 angegebenen Beziehungen den Einfluss auf die Tonreproduktion ermitteln.
PATENTANSPRUCH 1
Kontaktraster zur Erstellung von gerasterten Vorlagen für die Herstellung von Druckformen, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Vielzahl von ineinander oder übereinander liegenden, verschieden eingefärbten, aber im übrigen koinzidenten Teilrastern mit verschiedenen Charakteristiken besteht.
UNTERANSPRÜCHE
1. Kontaktraster nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum mindesten einer der Teilraster eine Dichteverteilung aufweist, die aus der Flä chenbedeckung- errechnet von einem Halbtonnegativ eine befriedigende Tonreproduktion bei dem Druckprozess erzeugt (Positivraster), während mindestens ein weiterer Teilraster die Erfordernisse zum Aufrastern eines Halbtonpositivs befriedigt (Negativraster).
2. Kontaktraster nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben einem Positiv- und Negativraster mindestens ein weiterer Positiv- und/oder Negativraster eingebaut ist, dessen Dichteumfang verschieden von demjenigen des erstgenannten Positiv- bzw. Negativrasters ist.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung von Kontaktrastern nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mehrschichtenfarbfilm verwendet wird, in dessen Schichten die Teilraster durch geeignete Belichtung erzeugt werden.
PATENTANSPRUCH III
Verwendung von Kontaktrastern nach Patentanspruch I zur Herstellung von Rasternegativen und/oder Rasterpositiven, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonreproduktion durch die relative spektrale Verteilung der belichtenden Strahlung gesteuert wird.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.