RU2265206C2 - Способ определения качества бумаги для растровой полутоновой печати - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу определения качества бумаги для полутоновой печати. Способ заключается в том, что рисунок из геометрических фигур накладывают на оптически прозрачный плоский элемент или сторону элемента, на которой находится рисунок, приводят в контакт с поверхностью бумаги, бумагу прижимают к плоскому элементу, освещают бумагу и наблюдают свет, отраженный и рассеянный бумагой. Техническим результатом является повышение надежности и упрощение определения качества бумаги до выполнения печати. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к способу определения качества бумаги для растровой полутоновой печати, согласно которому к бумаге прикладывают тонко распределенный рисунок из геометрических фигур, освещают бумагу и наблюдают свет, отраженный и рассеянный бумагой.

В процессе печати возникает проблема плохого воспроизведения серых тонов. Чтобы, тем не менее, получать отпечатки хорошего качества с градацией светлых тонов, используют известный способ растровой полутоновой печати. В этом случае изображение уже не определяется непрерывным переходом степени светлоты. Вместо этого изображение формируют в виде тонко распределенного рисунка из геометрических фигур, которые обычно являются точками. Согласно широко распространенному способу печати эти точки расположены в регулярном порядке, образуя сетку. В зависимости от значения светлоты в конкретной точке печатаемого изображения эти точки можно делать крупнее или мельче. Если точки расположены достаточно плотно, и если отпечатанное изображение рассматривать с достаточного расстояния, то отдельные точки становятся неразличимыми, но возникает впечатление изображения различных серых тонов или при использовании разноцветных точек - различных оттенков. При некоторых использованиях точки можно также располагать в неправильном порядке, при этом расстояние между точками или количество точек определяет, какие серые тона или оттенки цвета воспринимает наблюдатель.

Размер такой точки можно вычислять в соответствии со светлотой точки изображения. В то же время необходимо учитывать тот факт, что точка в действительности занимает большую площадь, или отпечатанное изображение, воспринимаемое глазом, оказывается больше подвержено различным воздействиям, чем предусмотрено теорией.

Одна проблема технологии печати, связанная с качеством бумаги, используемой для печати, и с другими факторами, состоит в том, что в процессе печати точка становится физически крупнее, чем предполагалось. Этот факт особенно важно учитывать при изготовлении отпечатков высокого качества. Для таких отпечатков обычно используют бумагу с покрытием, при нанесении на которую точка благодаря надлежащей конфигурации поверхности не становится значительно крупнее в ходе печати, чем предполагалось. При этом возникает еще одна проблема видимого увеличения. Покрытие не является полностью непрозрачным. Напротив, свет проникает в покрытие на определенную глубину и в лежащий под ним окрашенный слой, а затем рассеивается в обратном направлении. Однако свет, рассеянный в обратном направлении, не всегда достигает глаза наблюдателя. Если световой луч проникает в покрытие под косым углом в непосредственной близости к краю точки, он может испытать рассеяние под точкой и уже не выйти из бумаги. Таким образом, не все световые лучи, которые входят вблизи точки, вновь выходят из покрытия, из-за чего точка кажется больше, чем она есть в действительности; край становится "расплывчатым", и вокруг него образуется тень (так называемый ореол).

Существуют математические модели, позволяющие определить это расплывание точки (диссертация Стефана Густавсона "Расплывание точек в цветных полутонах", Линкопинг, сентябрь 1997 г.). Это фактическое или видимое увеличение точек можно учитывать на основании этой математической модели или на основе оптического наблюдения готового отпечатка, что теоретически позволяет получать удовлетворительные отпечатки. Однако это чисто умозрительное построение. Его нельзя реализовать технически, поскольку нельзя получить отпечатанных точек, надлежащим образом совпадающих с соответствующим положением.

Однако было показано, что оптическое наблюдение поверхности бумаги с покрытием не создает впечатление полной однородности. Например, бумага может иметь неоднородный глянец, что, конечно, приводит к неравномерному распределению интенсивности отраженного или рассеянного света при рассматривании отпечатка. Светлота или белый цвет покрытия может меняться, что может быть вызвано некоторым затемнением, видимыми волокнами бумаги, имеющей недостаточное покрытие и/или неоднородное распределение агентов оптического отбеливания. По тем же причинам покрытие также может иметь неоднородную кроющую способность или непрозрачность, из-за чего световые лучи проникают в структуру бумаги на разные глубины. Кроме того, возможны локальные изменения толщины покрытия, что приводит к разному рассеянию в покрытии, а также к неоднородному увеличению воспринимаемого изображения точки.

Все эти недостатки бумаги обуславливают различие в расплывании точек. Это можно обнаружить в большей или меньшей степени, наблюдая готовый отпечаток. Таким образом, предпосылкой настоящего изобретения является тот факт, что недостатки качества бумаги обнаруживаются только по завершении изготовления отпечатка, что, конечно, неудовлетворительно. В частности, конечно, производитель бумаги не может наносить такие отпечатки в целях испытания в процессе изготовления поставляемых им рулонов бумаги.

Цель настоящего изобретения состоит в обеспечении способа вышеозначенного типа, позволяющего просто и надежно определять качество бумаги до выполнения печати и не требующего отпечатка.

Решение согласно изобретению состоит в том, что рисунок выполняют на оптически прозрачном поверхностном элементе, который в плоском виде приводят в контакт с бумагой той стороной, на которой расположен рисунок, и прижимают бумагу к поверхностному элементу.

Таким образом, для определения качества бумаги не требуется осуществлять печать на ней. Хотя теоретически в вышеупомянутой диссертации Густавсона предложено отображать экран на бумагу и наблюдать свет, рассеянный в обратном направлении через экран, чтобы, таким образом, определить видимое увеличение точек, причем экран в этом случае не соприкасается с бумагой. В данном случае, как признает сам автор, это чисто теоретические соображения, не прошедшие экспериментальной проверки. Здесь нужно спросить, как можно смоделировать случай, когда световой луч рассеивается под цветной точкой и потому более не наблюдается, если ни один световой луч, выходящий из покрытия, фактически не поглощается на поверхности этого покрытия. Кроме того, этот теоретически предложенный способ используется не для определения качества бумаги, в особенности флуктуаций качества, но для проверки математических моделей вышеозначенного видимого увеличения точек. В диссертации также упомянут способ, согласно которому пленку, на которую нанесены надлежащие точки, накладывают на бумагу. Однако согласно утверждениям автора вышеупомянутой диссертации этот способ, посредством которого опять же проверяют расплывание точки, страдает тем недостатком, что имеют место поверхностные отражения, которых не существует в нормальном отпечатке, что искажает результат. Кроме того, этот способ с очевидностью использовался только для теоретического исследования механизма расплывания точки, но не для определения качества бумаги.

Аналогичный способ описан в промежуточном отчете по проекту исследования AiF №12395N Института бумаги при Технологическом университете Дармштадта. Однако цель этого способа состоит всего лишь в исследовании влияния рассеяния и поглощения света бумагой на воспроизведение изображения отпечатанных полутоновых областей, т.е., скажем, исследовании и проверке вышеупомянутых эффектов. В данном документе не было найдено упоминания о том, что можно также исследовать качество бумаги и, в частности, неоднородности качества бумаги, которые крайне отрицательно влияют на отпечаток. Исследование Дармштадтского университета посвящено общему эффекту явления захвата света, тогда как изобретение предусматривает измерение изменения и делает его видимым. Исследовательский проект является первой попыткой практического применения математических моделей, относящихся к общим оптическим свойствам различных исходных материалов.

Изобретение позволяет весьма просто определить качество бумаги до выполнения печати, даже не имея пробных отпечатков, которые были необходимы раньше. Проблемы с наложенной пленкой, присущие предшествующему уровню техники и обусловленные отражением на дополнительных поверхностях, не возникают или не оказывают влияния, поскольку в случае полностью однородной фотографической пленки или иного подобного носителя условия отражения везде одинаковы. Поскольку абсолютные значения расплывания точки определять не требуется, способ действует удовлетворительно, просто и точно в отличие от процедур, упомянутых в диссертации. Предполагается, что способ согласно изобретению не страдает проблемами уровня техники также потому, что бумага очень однородно прижимается к оптически прозрачному поверхностному элементу.

Рисунок на этом оптически прозрачном поверхностном элементе однороден. Если качество бумаги различается в пределах этого поверхностного элемента, то различия в светлоте или в случае цветных точек, возможно, также в цвете непосредственно воспринимаются глазом. Таким образом, дефекты бумаги обнаруживаются значительно лучше, чем когда на ней напечатано изображение, которое уже по существу имеет различные градации светлоты и подвержено влиянию переноса точек в процессе печати.

Таким образом, изобретение обеспечивает весьма простой, точный и чувствительный способ проверки качества бумаги до выполнения печати. Способ можно применять не только в случае бумаги с покрытием, но также в случае бумаги машинной гладкости.

Бумагу можно прижимать к прозрачному поверхностному элементу эластичным прижимным элементом. Согласно другому преимущественному варианту осуществления бумагу прижимают к прозрачному поверхностному элементу с помощью мембраны, находящейся под действием перепада давления. При этом перепад давления создают с помощью источника сжатого газа и/или вакуума.

Прозрачный поверхностный элемент может быть практически плоским. В данном случае для определения качества бумаги отдельные листы можно класть на поверхностный элемент и изучать их, или устройство можно приводить в контакт с различными точками на бумажном полотне. Однако в особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения прозрачный поверхностный элемент представляет собой вращающийся валик, в котором размещены один или несколько источников света и светочувствительных элементов, и бумагу прижимают к прозрачному валику другим валиком с эластичной поверхностью. В этом случае рассеянный свет наблюдают с помощью элементов ПЗС (прибор с зарядовой связью), которые, конечно, также можно использовать в случае практически плоских прозрачных поверхностных элементов. Конструкция, предусматривающая прозрачный вращающийся валик, позволяет прежде всего непрерывно контролировать движущееся бумажное полотно, например, в процессе изготовления. При этом достаточно проверять не все бумажное полотно, но, например, только полоску шириной 5 см, чтобы наличие цилиндра не приводило к сколько-нибудь существенному увеличению себестоимости. Поскольку качество бумаги является, в частности, функцией состава сырья, информацию о всей ширине бумаги можно получить косвенно, проводя измерения на относительно малой полоске. В этом случае выгодно, чтобы диаметр прозрачного вращающегося валика был меньше его ширины, поскольку в противном случае валик будет вращаться нестабильно с высокой скоростью. Однако для проверки отдельных листов также можно использовать прозрачный вращающийся валик, аналогичный тому, который используется в факсимильном аппарате для подачи оригинала.

Важно, чтобы точки плотно прижимались к бумаге, и между точками и бумагой не было расстояния, поскольку в противном случае излучение будет проходить под точками.

Было доказано, что в предпочтительном случае геометрические фигуры, которые в общем случае являются точками, должны покрывать приблизительно 15-70% всей видимой площади, в частности приблизительно 20-50% всей видимой площади. Это дает возможность легко обнаруживать даже малые различия в качестве бумаги и покрытия. Предпочтительно, чтобы геометрические фигуры были черными, поскольку при этом различия в светлоте становятся особенно отчетливыми. Если в качестве геометрических фигур использовать точки разных цветов, то при наличии флуктуации качества бумаги или покрытия в изображении появятся цветные тени.

Как уже было отмечено, в случае растровой полутоновой печати точки можно располагать в неправильном порядке, при этом расстояние между точками, возможно, совместно с размером точки, определяет значение светлоты. Однако по способу согласно изобретению особенно выгодно, чтобы точки располагались в правильном порядке. Было доказано, что особенно предпочтительно обеспечивать приблизительно от 40 до 100 геометрических фигур, например точек или линий точек, на сантиметр.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения прозрачный поверхностный элемент представляет собой пленку или фотографическую пленку, которую можно снабдить, в частности, просто сеткой из геометрических фигур или точек. Эта пленка или фотографическая пленка поддерживается прозрачной стеклянной или пластмассовой пластиной (или прозрачным валиком), если бумага прижимается к пленке посредством вакуума и мембраны (или эластичным валиком).

Наблюдение различных градаций светлоты в случае изменения качества покрытия или бумаги можно осуществлять визуально. Однако доказано, что особенно предпочтительно производить наблюдение с помощью камеры на ПЗС и анализировать полученное с ее помощью изображение электронными средствами.

Настоящее изобретение позволяет не только непрерывно контролировать качество бумаги в процессе изготовления. Оно также позволяет определить, как улучшается или ухудшается качество бумаги при изменении производственных параметров. Можно также сравнивать качество с предыдущими производственными циклами или со стандартом. Испытание можно проводить как в лабораториях, так и в производственных условиях.

Точки можно также наносить без прозрачного носителя, например, с помощью Letraset.

Изобретение далее будет описано на примере предпочтительного варианта его осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:

фиг.1 - схема рассеяния света в бумаге с покрытием с нанесенной на нее печатью;

фиг.2 - расплывание точки при разной толщине покрытия;

фиг.3 - основная структура измерительного устройства в деталях;

фиг.4 - схема измерительного устройства в целом;

фиг.5 - вид в разрезе деталей, важных для изобретения и принадлежащих другому устройству, с помощью которого осуществляется способ согласно изобретению;

фиг.6 - вид в разрезе деталей устройства, показанного на фиг.5.

Согласно фиг.1 частично прозрачное покрытие 2, которое, например, содержит пигменты 3, наложено на бумажную основу 1, состоящую из волокон. Световые лучи А, В и С рассеиваются по-разному. В данном случае в верхней части фиг.1 показана черная, непрозрачная отпечатанная точка 4, а в нижней части фиг.1 эта отпечатанная точка 4 частично пропускает свет, как в случае, например, голубых чернил. Световой луч А в обоих случаях рассеивается в покрытии 2 и потому вносит вклад в светлоту изображения в этом месте. Вверху, где показана черная отпечатанная точка, световой луч В рассеивается под этой отпечатанной точкой 4 и поэтому не может выйти из покрытия 2. В результате вокруг отпечатанной точки 4 возникает несколько расплывчатая темная область, из-за чего точка 4 кажется больше, чем на самом деле. Таким образом, поглощение испытывают не только световые лучи С, падающие непосредственно на отпечатанную точку 4, но также световые лучи, входящие в покрытие 2 вблизи точки 4.

Согласно варианту осуществления изобретения, изображенному в нижней части фиг.1, световые лучи, входящие в отпечатанную точку 4, не полностью поглощаются, но ослабляются. В результате световой луч В выходит из точки 4 ослабленным, из-за чего край точки 4 кажется темнее. С другой стороны, световой луч С, который также выходит из покрытия 2 с ослаблением, способствует видимому размытию этой точки 4.

Согласно фиг.2 расплывание точки зависит от качества бумаги или качества покрытия. В случае левой точки 4 световой луч D рассеивается в покрытии 2, поэтому при наблюдении это место покрытия 2 выглядит ярким. Однако в случае правой точки 4 покрытие 2 тоньше, что приводит к поглощению светового луча D. В результате правая точка 4 выглядит более крупной, что проиллюстрировано в нижней части фиг.2 посредством изображения точек и графика интенсивности поглощения света.

Согласно изобретению качество бумаги и качество покрытия можно определять с помощью устройства, которое кратко описано со ссылкой на фиг.3 и 4. Пленку 5, снабженную точками 6, прикладывают к бумаге 1, 2 (на фиг.3 и 4 волокна 1 бумаги и покрытие 2 показаны как единое целое). Согласно фиг.4 эта пленка 5 поддерживается стеклянной пластиной 7. Бумагу 1, 2 прикладывают к той стороне пленки 5, на которой находятся точки 6, и прижимают к пленке 5 мембраной 8 посредством вакуума, создаваемого в пространстве 9 между стеклянной пластиной 7 и мембраной 8 с помощью вакуумного насоса, обозначенного ссылочным номером 21, и поддерживают этот вакуум. Альтернативно, к мембране 8 можно прикладывать извне положительное давление (не показано) или же можно прижимать бумагу 1, 2 к пленке с помощью эластичного поршня (не показан). Наблюдение можно осуществлять визуально, что показано в левой части фиг.4. Альтернативно, для наблюдения можно использовать камеру 10 на ПЗС, что позволяет осуществлять электронную оценку с помощью блока 11.

На фиг.4 и 5 представлен вариант осуществления изобретения, предусматривающий также вышеописанную электронную оценку. В этом случае поверхностный элемент не является плоским, но представляет собой пустотелый валик 12 из прозрачного материала, в частности стекла или пластмассы. Согласно фиг.6 этот валик установлен на полых трубках 14 с помощью подшипников 13 и может свободно вращаться. Бумага 1, 2 прижимается к валику 12 дополнительным валиком 16, в частности резиновым. Валики 12 и 16 могут вращаться в направлении стрелок за счет перемещения бумажного полотна 1, 2; альтернативно, валик 16 можно также приводить в движение с помощью мотора, например, для вытягивания отдельных листов в соответствующее устройство для проверки и для протаскивания их между валиками. Внутри пустотелого валика 12 находятся источники света 17 и линия 18 из элементов ПЗС. Наружная поверхность валика 12 снабжена полутоновыми точками, обозначенными ссылочным номером 6. Свет, производимый источниками света 17 и иллюстрируемый пунктирными линиями, который отражается от бумажного полотна 1, 2, проектируется на линию 18 элементов ПЗС с помощью проекционной оптики, обозначенной ссылочным номером 19. Качество бумаги можно определять, оценивая сигналы с помощью элементов ПЗС, как и в предыдущем варианте осуществления изобретения. Согласно фиг.6 хотя валик 12 вращается, линия 18 из элементов ПЗС, оптическое проекционное устройство 19 и источники света 17, не показанные на фиг.6, не вращаются вместе с ним, но установлены на стационарных трубках 14, по которым сигналы от линии 18 из моментов ПЗС также поступают по линии связи 20. Аналогичным образом обеспечивается питание для источников света 17.

Claims (14)

1. Способ определения качества бумаги для растровой полутоновой печати, согласно которому к бумаге прикладывают тонко распределенный рисунок из геометрических фигур, освещают бумагу и наблюдают свет, отраженный и рассеянный бумагой, отличающийся тем, что рисунок накладывают на оптически прозрачный поверхностный элемент, приводят его в плоском виде в контакт с бумагой той стороной, на которой располагается рисунок, прижимают бумагу к поверхностному элементу и определяют качество бумаги посредством наблюдения различий в светлоте и/или в цвете указанного рисунка из геометрических фигур.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве геометрических фигур используют точки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что бумагу прижимают к прозрачному поверхностному элементу с помощью эластичного прижимного элемента.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что бумагу прижимают к прозрачному поверхностному элементу с помощью мембраны, находящейся под действием перепада давления.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что перепад давления создают с помощью источника сжатого газа.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что перепад давления создают с помощью вакуума.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве прозрачного поверхностного элемента используют прозрачный вращающийся валик, в котором располагают один или несколько источников света и светочувствительных элементов, и бумагу прижимают к прозрачному валику с помощью другого валика с эластичной поверхностью.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что наблюдение рассеянного света осуществляют с помощью элементов ПЗС.

9. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что геометрические фигуры покрывают приблизительно 15-70%, в частности, приблизительно 20-50% всей наблюдаемой площади.

10. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что используют черные геометрические фигуры.

11. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что геометрические фигуры располагают в виде правильной сетки, обеспечивая приблизительно 40-100 геометрических фигур или линий фигур на сантиметр.

12. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что прозрачный поверхностный элемент содержит пленку или фотографическую пленку, поддерживаемую прозрачной/ым пластиной или валиком из стекла или пластмассы.

13. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что наблюдение осуществляют визуально.

14. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что наблюдение осуществляют с помощью камеры ПЗС и анализируют полученное с ее помощью изображение.

Images