Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
https://wos-scopus.com
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №39 (ноябрь) 2016
Разделы: Информационные технологии
Размещена 03.10.2016. Последняя правка: 04.10.2016.

Методы получения наилучшего качества печати

Гутовский Дмитрий Игоревич

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области Университет «Дубна»

студент-магистрант

Миловидова Анна Александровна преподаватель кафедры системного анализа и управления, Института Системного Анализа и Управления, Университета "Дубна"


Аннотация:
Современный мир не возможно представить без потребности в качественной печати. Фотографы, ретушёры, изготовители различных защитных знаков, художники, издательские и рекламные агентства, да и многие другие, для кого решаются задачи, как в быту, так и в промышленных масштабах, требующие большие объёмы высококачественной печати для дома и бизнеса.


Abstract:
The modern world is needed for high-quality printing. Photographers, renovates, manufacturers of various protective signs, artists, publishing and advertising agencies needed for everyday printing of high-quality and fidelity. The possible is needed for large productions of business and home work.


Ключевые слова:
печать; принтер; чернила; ультрахромные.

Keywords:
printing; printer; ink; ultrachrome.


УДК 004.35

Цель работы

Целью данной работы было исследование различных технологий печати, изучение их особенностей, оценка преимуществ, выявление недостатков, а также, попытки достижения наилучшего результата печати. В этом докладе кратко описаны способы улучшения качества цветопередачи и печати в целом, которые были применены, при проведении данной работы. Также описаны основные принципы работы для наиболее известных, на сегодняшний день, технологий.

Постановка задачи

Задачей, в данной работе было выявление способов, позволяющих не только улучшить качество печати, но и сделать её результат, наиболее предсказуемым, не смотря на различные факторы, влияющие на её результат.

Теоретические основы

На сегодняшний день существуют четыре, наиболее распространённых и часто используемых технологии печати изображений и документов:

1) Матричная
2) Струйная
3) Лазерная
4) Терма-сублимационная

Устройство матричной технологии печати напоминает устройство печатной машинки. Для печати на матричном принтере используется лента, с нанесённой на неё краской, по которой бьют, имеющиеся в принтере, иглы. Участок ленты, по которому ударила игла, соприкасается с бумагой, оставляя на ней часть краски. Таким образом, получаются напечатанные, в нужных местах точки, из которых получаются строки, а потом и весь печатный документ, образованный матрицей данных точек.

Струйная технология печати делится на две основных группы – термальная и пьезоэлектрическая. При использовании термальной технологии, капля чернил формируется путём их нагрева, под действием электрического тока. В пьезоэлектрической технологии имеются пьезоэлектрические мембраны, которые, под действием электрического тока, начинают колебаться, выталкивая чернила на бумагу.

При использовании лазерной технологии изображение выводится на бумагу следующим образом: фото-барабан, имеющийся в картридже, и имеющий положительный заряд, сканируется лазером принтера. В нужных местах, после данного высокочастотного сканирования заряд убивается, и к нейтрально-заряженным участкам барабана притягивается тонер, имеющий отрицательный заряд, после этого бумага заряжается принтером положительно, и тонер притягивается к ней сильнее, чем к нейтрально-заряженным участкам барабана. В конце печати печь, имеющаяся в лазерном принтере вплавляет тонер в бумагу.

При использовании терма-сублимационной технологии печати, изображение получается так: сублимационные чернила, являющиеся твёрдыми частицами, под действием высокой температуры превращаются в газ, минуя жидкое агрегатное состояние (этот процесс и называется сублимацией, или возгонкой). Газ проникает в носитель, на котором производится печать, впитывается в него, и твердеет, после окончания высокотемпературного воздействия, оставаясь на данном носителе.

Чёрно-белая печать, с градациями серого цвета получается путём нанесения чёрных точек на печатный носитель, с разной частотой. Так как точки чрезвычайно малы, то глаз может их воспринимать как серый (с различными оттенками) или чёрный цвет, при наибольшей частоте встречаемости данных точек на просматриваемом участке. Белый цвет получается при отсутствие точек, при условии, что печатный носитель имеет белый цвет.

Цветная печать получается путём смешения и регулировки интенсивности 3-х основных цветов субтрактивной системы CMY (cyan (голубой), magenta (пурпурный) и yellow (жёлтый)). При максимальной интенсивности всех трёх светов одновременно, получается чёрный цвет, однако, он был добавлен отдельным цветом, для улучшения качества и экономии краски, при добавлении чёрного цвета получается система CMYK. Эта система цветопередачи используется в большинстве технологий печати.

Субтрактивная система цветопередачи устроена следующим образом: объект, имеющий определённые цвета не является излучателем света, свет, идущий от источника, испускает волны определённого частотного диапазона, эти волны падают на рассматриваемый объект и отражаются от него, изменяя свою частоту. Эти отражённые волны и попадают к нам в глаз.

В отличии от бумажных, или других печатных носителей, имеются объекты, которые сами излучают свет (например мониторы компьютера (кроме e-ink)). В данном случае используется аддитивная система цветопередачи, преимущественно RGB (rad (красный), green (зелёный) и blue (синий)). Волны попадают напрямую в глаз, образуясь источником, формирующим изображения. Оттенки цветов получаются смешиванием 3-х основных цветов RGB и регулировкой их интенсивности. Максимальная интенсивность всех цветов системы RGB даёт белый цвет.

Одной из основных проблем, из-за которой изображение на мониторе и на бумаге может иметь расхожую цветовую гамму, как-раз и является переход от RGB к CMYK, однако, существуют и другие проблемы, влияющие на цветопередачу при печати (они будут описаны ниже).

Преимущества и недостатки различных технологий печати

Основным преимуществом матричной технологии печати являются её простота и дешевизна. Ленту, краска с которой, уже почти стёрлась, можно заново пропитать краской (или легко заменить её, в случае необходимости), восстановив работоспособность принтера.

Недостатками данной технологии являются низкая скорость, плохое качество печати, а также сильный шум, издаваемый при работе принтеров такого типа.

Основными преимуществами струйной технологии являются – высокое качество отпечатков, и низкое энергопотребление устройств такого типа.

Недостатки – высокая стоимость расходных материалов и низкая скорость печати.

Преимуществом лазерной печати являются низкая стоимость расходных материалов и высокая скорость печати.

Недостатки – высокое энергопотребление, и довольно среднее качество печати.

Терма-сублимационная печать характеризуется, относительно неплохим качеством и высокой скоростью, однако, она уступает струйным принтерам по качеству отпечатков, и имеет скорость, в среднем, не на много больше струйной, с аналогичным качеством.

Из вышеуказанного следует, что лазерную печать принято использовать в офисах, где требуется большой объём и быстрая скорость печати, но нет сильных требований к качеству (монохромные и цветные документы).

Струйную печать, как-правило используют в фотолабораториях, где требуется высокое качество отпечатков.

Но это – всего лишь стандартное и краткое изложение того, как обстоят дела в индустрии печати. На сегодняшний день многое изменилось. Лазерные принтеры, так прочно укрепившие свои позиции в офисной печати, потихоньку начинают отдавать и эту нишу, и происходит возвращение к струйной печати, не только в области фото, но и в области печати документов.

Рассмотрим подробнее (дальнейшая речь пойдёт, преимущественно про струйную печать, так как эта технология, в отличии от упомянутых выше, продолжает стремительно развиваться и совершенствоваться, привнося новшества, и вытесняя другие технологии печати).

Характерным отличием пьезоэлектрической печати является, гораздо более точная регулировка размера чернильной капли, в отличии от термальной струйной технологии, что очень положительно сказывается на качестве отпечатка, снижает энергопотребление, и к тому же, пьезоэлектрическая технология не предполагает нагрева чернил, а следовательно, даёт возможность использования специальных (разведённых в воде) сублимационных чернил для струйных принтеров, с последующим терма-переносом изображения  с бумаги, на другие поверхности (ткань, дерево, метал и т. д.).

У пьезоэлектрической печати были и недостатки – это высокая стоимость принтера, и высокая стоимость картриджей, поэтому, данная технология использовалась, в основном в профессиональных целях.

Решение проблемы с дорогими расходными материалами (как у термоструйных, так и у пьезоэлектрических струйных принтеров), заключается в установки СНПЧ (системы непрерывной подачи чернил). Для её заправки требовалось залить в ёмкости СНПЧ чернила соответствующих цветов. Процедура заправки не предполагала покупки новых картриджей, а заправка старых картридже была значительно сложнее, чем заправка ёмкостей СНПЧ, да и объём каждой ёмкости был значительно больше объёма картриджа. Бутылка чернил стоит дешевле, чем новый картридж, и при использовании СНПЧ, её хватает на большее время. Плюс к этому, если не покупать новые картриджи, а заправлять старые, то требуется множество прочисток картриджа (или головки, в зависимости от модели принтера), так как при заправки картриджа, в отличии от заправки ёмкостей СНПЧ, в него попадает много воздуха.

Прорывом в решении проблемы дороговизны печати послужил шаг японской компании Epson, которая начала выпускать, так-называемые “фабрики печати” – серии печатающих устройств с официально встроенной производителем СНПЧ. Сам принтер, при этом, является относительно дорогим, но расходные материалы – теперь по карману всем. В то время, как картридж лазерного принтера, по-прежнему остаётся дорогим.

Стоимость фабрики печати Epson сопоставима со стоимостью лазерного принтера, а расходники – гораздо дешевле.

Вторая проблема – стойкость отпечатков к внешним воздействиям (как-правило – к воде), но при использовании пигментных или ультрахромных чернил – эта проблема исчезала.

Скорость современных струйных принтеров сопоставима (при аналогичном качестве отпечатков), со скоростью лазерных.

Ну и ещё одна особенность струйной печати – это засыхание при долгом простое. Но всё не так страшно. Во-первых – в офисах, которым требуется большой объём печати, проблема засыхания исчезает сама-собой. Во-вторых, современные чернила, даже пигментные, сохнут ни так быстро, а ультрахромные, и уж тем более водорастворимые, вообще долго не засыхают. Но даже учитывая наличие данной проблемы, можно легко найти решение – распечатывать, хотя бы раз в неделю, тестовую страницу. Много чернил на неё не истратится, а проблема засыхания исчезнет полностью.

Качество печати (особенно пьезоэлектрических струйных принтеров) – гораздо выше лазерных.

Все, вышеуказанные нововведения окончательно лишают смысла лазерную печать.

Способы устранения недостатков

Одним из наиболее частых способов устранения искажений цветопередачи, при струйной печати, является добавление чернил белого цвета. Зачем их добавлять, если бумага и так белая, и все белые участки на ней, просто не нужно пропечатывать? И да, и нет. Во-первых – печать не всегда производится на традиционный носитель (бумагу), во-вторых – белый цвет – тоже может быть разным. Обо всём по порядку. Некоторые цвета получаются путём смешения с белым, например: для получения серого цвета используется чёрный с разной интенсивностью. Чёрные точки печатаются на листе бумаги с определённой частотой, наш глаз усредняет чёрные и белые (не пропечатанные) точки, тем самым – мы видим серый цвет различной интенсивности (в зависимости от частоты встречаемости чёрного). Например, 50% серый цвет, получается - как белые и чёрные точки, идущие друг за другом, и это выглядит (под большим увеличением) как некоторое подобие шахматной доски (делая скидку на форму капли).

Так вот, если фон, изначально, не является белым, то многие цвета (имеющие белые вкрапления), да и просто белые участки изображения, изменят свой цвет, да и к тому же, может просвечиваться фон и через сплошной цвет (если слой чернил – слишком тонкий). Даже при печати на бумаге разных типов, цвет будет отличаться, так как бумага может иметь разные оттенки белого цвета.

В данной работе было выявлено, что при использовании ультрахромных и водорастворимых чернил, цветопередача с добавлением белого и правильной калибровкой – даёт максимально естественный результат. Одним из аспектов, который следует учесть – это просвет фона носителя через слои краски, а нам требуется – чтобы цвета были одинаковыми на всех носителях, вне зависимости от цвета его фона. Для этого делается следующее: после калибровки (о ней – чуть позже), на печатный участок наносится 50% серый цвет (а точнее тот, который получится при смешении фона с чёрным цветом принтера). После нанесения этого цвета, участок полностью печатается белым. Это сильно снижает вероятность просвета фона, а также экономит краску, позволяя уменьшить количество слоёв, используемых для печати основы. Смешение 50% чёрного, а поверх него 100% белого, при правильной калибровке даёт, практически одинаковый результат, вне зависимости от цвета носителя. Конечно, можно увеличить количество белых слоёв, но это приведёт к увеличению расхода краски, да и большое её количество – это не всегда хорошо (например, при печати на ХБ ткани).

Теперь, поговорим о способах калибровки. Как было сказано выше, одной из основных проблем, которые влекут искажение цветопередачи при печати, является переход от RGB к CMYK. Конечно, на результат влияет и то, что даже на разных (или по-разному настроенных) мониторах, один и тот же цвет может быть отображён по-разному, тем самым давая отличия того, что мы видим на мониторе, от того, что напечатано. Но калибровка мониторов – это уже отдельная тема, в нашем случае, все мониторы были откалиброваны, и калибровка принтеров производилась при одинаковых условиях, и нужна была для того, чтобы мы получали одинаковый цвет на разных носителях, а также, могли выполнить ре-калибровку, вернув нужные цвета, при смене типа чернил.

Калибровка производилась в 5 этапов:

1) Выполнялось пустое сканирование (без вложенного в сканер документа) – этот цвет принимался за эталон белого;
2) Полученный белый цвет сравнивался с кодом белого цвета в системе CMYK (это нужно для калибровки сканера)
3) Выполнялось последовательная печать листов со всеми цветами CMYK (или CMYK + White (при наличии)).
4) Сканировались полученные отпечатки и умножались на калибровочный коэффициент, полученный на шаге 2.
5) Полученные искомые цвета сравнивались с соответствующими цветами CMYK. Получался калибровочный коэффициент принтера, на который умножались цвета изображения, перед печатью.

Все эти операции, вместе с добавлением белого цвета, и при использовании ультрахромных чернил (особенно – если идёт 9-ти цветная печать), а также, при размере капли 2 пкл и меньше, дают наилучший результат. Однако, даже соблюдение одного из этих правил сильно повышает качество цветопередачи при печати.

Также было выявлено, что при использовании сублимационных чернил, оттенки Light Magenta и Light Cyan – не играют большой роли в цветопередаче, и практически не отличаются от своих обычных аналогов, поэтому при использовании сублимационных чернил, чаще всего использовались цвета системы CMYK + White.

Актуальность

Кажется, что данная тема может быть интересна только людям, занимающимся печатью фотографий, визиток и так далее, однако – это не так. Спектр проблем, для которых была бы актуальна эта проблема – гораздо более обширен.

Обо всём по порядку.

Все эти технологии улучшения цветопередачи могут быть использованы для печати различных защитных знаков (например на купюрах). Приёмы улучшения цветопередачи, рассмотренные и описанные в данной работе, позволяют получить большее количество различных оттенков цветов, а их подбор становится более сложным.

Также, эти технологии помогают получать наиболее похожие цвета, даже при использовании разных типов и марок чернил, а также разных печатных носителей, что сильно снижает стоимость печати, так как не нужно подбирать конкретные чернила для различных типов носителей, а так же можно отойти от использования конкретных серий чернил, подбирая краску, не только для получения конкретных цветов, но и руководствуясь её дополнительными свойствами (например водостойкостью).

Также, снижается количество пробных прогонов, опять же, снижая себестоимость печати.

Но и, конечно, это будет актуально, для тех – кто занимается дизайном фотографий, визиток, рекламных плакатов и так далее, для получения максимально похожих (на ожидаемые) цветов.

Вывод

Из материала, описанного в данной работе, можно сделать следующие выводы:

1) На сегодняшний день, одной из самых актуальных и бурно развивающихся технологий печати – является струйная. Наилучшее качество даёт пьезоэлектрическая технология печати, и не смотря на то, что стоимость самого устройства, изначально, дороже, чем стоимость термальных аналогов, но его дальнейшая эксплуатация будет намного дешевле.
2) Применение калибровки принтера позволяет обеспечить улучшение качества печати и снизить её стоимость.
3) Добавление белого цвета позволяет улучшить качество печати, однако оно возможно только при наличии в устройстве канала для белой печати, либо дополнительного канала (например, для второго чёрного картриджа).
4) Наиболее хорошее качество цветопередачи дают ультрахромные чернила.

Библиографический список:

1. Официальный сайт компании ixbt [Электронный ресурс] URL:http://www.ixbt.com (дата обращения: 15.01.2015)
2. Официальный сайт компании NIX [Электронный ресурс] URL:http://www.nix.ru (дата обращения: 17.02.2015)
3. Официальный сайт компании Fcenter [Электронный ресурс] URL:http://www.fcenter.ru (дата обращения: 25.02.2015)
4. Официальный сайт компании Oldi [Электронный ресурс] URL:http://www.oldi.ru (дата обращения: 05.03.2015)
5. Официальный сайт компании Epson [Электронный ресурс] URL:http://www.epson.ru (дата обращения: 07.03.2015)
6. Официальный сайт компании Adobe [Электронный ресурс] URL:http://www.adobe.com (дата обращения: 25.03.2015)




Рецензии:

27.12.2016, 8:55 Бондарь Иван Михайлович
Рецензия: Рецензия на статью Методы Гутовского Д. И. Методы получения наилучшего качества печати. Статья является актуальной, так как трудно представить жизнь современного человека без возможности что-либо напечатать.Полагаю, что статья может быть опубликована. В качестве замечания можно указать следующее: 1.В аннотации следует указать результат работы. 2. Статья посвящена, в основном, струйной печати, хотя наиболее массовой в настоящее время является лазерная печать. Рецензент К.Т.Н,доцент Бондарь И.М.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх