автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.15, диссертация на тему:Метод изготовления контактных растров с нерегулярной структурой

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПЕЧАТИ

УДК 777.39(088.8) На правах рукописи

СЫСУЕВ Игорь Александрович

МЕТОД ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ РАСТРОВ С НЕРЕГУЛЯРНОЙ СТРУКТУРОЙ

Специальность 05.02.15 — Машины, агрегаты и процессы полиграфического производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва —1993

Специализированный совет ВАК РФ ДО 63.39.01 в Московской государственной академии печати. 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 2а (т.976-36-69)

Работа выполнена в Омском политехническом институте

Научный руководитель — кандидат технических наук,

доцент ГАНИЕВ Д.Х. (ОмПИ)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Андреев Ю.С. кандидат технических наук Позняк Е.С.

Ведущая организация : ИПК "Омич"

Защита состоится " 7 " 1993 г. в

часов на заседании Специализированного совета ВАК РФ ДО 63.39.01 при Московской государственной академии печати.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии по адресу: ул. Прянишникова, 2а.

Автореферат разослан " " 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета ВАК РФ ДО 63.39.01 доктор химических наук, профессор ¿^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В разработанных до настоящего времени способах воспроизведения изображения с нерегулярной структурой формирование нерегулярной структуры может происходить как на стадии записи оптического изображения, так и на последующих стадиях изготовления фото- и печатных форм с использованием естественной зернистости формных материалов.Первый вариант,включающий в том числе и применение специальных нерегулярных растров,является наиболее предпочтительным, так как процессы изготовления фото- и печатных форм не отличаются от традиционных и являются нормализованными (отличается лишь характер записываемого изображения).

Существуют многочисленные технологические решения, варианты и приемы для получения хаотической структуры растра. Среди таких технологических решений: механическое и химическое зернение, ретикуляция коллоидного слоя, аэрозольное распыление, использование естественной зернистой структуры фотоматериалов, интегральная запись на фотоматериал нерегулярного оптического изображения, создаваемого прозрачной профилированной матрицей или рассеянным лазерным излучением, построчная запись изображения. Однако анализ всех способов изготовления и свойств получаемых нерегулярных растров показывает, что (за исключением электронного) существующие способы не позволяют регулировать в широких пределах, а также целенаправленно формировать задаваемые(в том числе градационные) свойства контактных растров с нерегулярной структурой. Последнее означает, что разработка технических и технологических решений для целенаправленного формирования заданных градационных характеристик в процессе изготовления контактного растра с нерегулярной структурой является в настоящее время актуальной задачей.

Цель работы: разработка и иссследование метода изготовления контактных растров с нерегулярной структурой и его возможностей в получении растров с задаваемыми (в том числе градационными) характеристиками.

Сформулированная цель достигается путем решения следующих основных взаимосвязанных задач:

1. На примере процесса многостадийного дискретного проявления, как варианта реализации метода

— математическое моделирование процесса образования условного растрового элемента • контактного растра с нерегулярной структурой;

— разработка методики и алгоритма определения градационных свойств изготавливаемого растра на основании разработанной математической модели;

— исследование возможностей регулирования градационных свойств изготавливаемых растров: теоретическое с использованием разработанной математической модели и экспериментальное с изучением особенностей процесса дискретного проявления;

— экспериментальная проверка работоспособности разработанной математической модели и изучение возможностей метода в получении нерегулярных растров .с задаваемыми градационными характеристиками способом многостадийного дискретного проявления.

2. Изучение возможностей метода в получении контактных растров с нерегулярной структурой другими вариантами реализации метода аэрозольного нанесения активного компонента на пленочный материал, в частности с использованием систем: "коллоидный слой — водный раствор красителя", "фотоматериал — фиксаж", "окрашенный коллоидный слой — отбеливатель".

На защиту выносится метод многостадийного аэрозольного нанесения активного компонента на пленочный материал для изготовления контактных растров с нерегулярной структурой, включающий:

— четыре варианта технологических процессов;

— статистическую математическую модель образования условного растрового элемента, позволяющую рассчитывать свойства изготавливаемых растров;

— методику и алгоритм автоматического расчета свойств изготавливаемого растра;

— методику регулирования градационных свойств получаемых растров.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующих результатах:

1. Создан принципиально новый метод изготовления контактных растров с нерегулярной структурой, на базе которого разработаны четыре варианта технологических процессов для практической реализации метода.

2. Разработана математическая модель образования условного растрового элемента контактного растра с нерегулярной структурой, изготавливаемого методом многостадийного аэрозольного нанесения активного компонента на пленочный материал.

3. Разработаны способы регулирования градационных свойств изготавливаемых растров.

4. Исследованы возможности метода в получении контактных растров с нерегулярной структурой с задаваемыми градационными характеристиками.

Научная новизна разработок подтверждена авторскими свидетельствам.! СССР № 1467530, 1626245, 1748135, 1622877, 1619225, решением о выдаче а.с. по заявке № 4869738.

Практическая ценность выполненной работы заключается в разработке технологического процесса изготовления контактных растров с нерегулярной структурой с задаваемыми градационными характеристиками, включая также разработку модели, методики, алгоритма и программ для определения параметров технологического процесса. В частности решены следующие задачи:

1. Изготовлены контактные растры с нерегулярной структурой методом аэрозольного нанесения активного компонента на пленочный материал, исследованы их свойства, г.олучены растровые изображения.

2. Разработаны временные технологические инструкции по процессам изготовления контактных растров с нерегулярной структурой.

3. Предложены алгоритм и программы для расчета градационных свойств растров, получаемых методом многостадийного аэрозольного нанесения активного компонента на пленочный материал.

Реализация результатов исследований. Варианты реализации метода изготовления контактных растров с нерегулярной структурой (в частности способ многостадийного дискретного проявления) внедрены нэ кафедре "Технология полиграфического производства" Омского политехнического института. Изготовленные

растры использованы в учебном процессе по курсу "Технология изготовления фотомеханических печатных форм". Производственные испытания растров и внедрение их в технологический процесс изготовления растровых фотоформ проведены на предприятии ИПК "Омич".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Омского политехнического института в 1989 году, Московского полиграфического института в 1990 году, на Всесоюзной научно-технической конференции по специальным видам печати в 1990 году в Киевском филиале ВННИИ КПП. Работа обсуждалась на кафедрах "Технология полиграфического производства" Омского политехнического института и ТФПиОИ Московского полиграфического института. Опытные образцы растров экспонировались на международной выставке "Полиграфбуммаш-9Г в Москве в 1991 году.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные работы, достаточно полно отражающие теоретические и прикладные исследования диссертации. Получено 6 авторских свидетельств на изобретения и 1 положительное решение.

Стуктура н объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии, включающей 65 наименований, приложений и содержит 187 страниц основного текста, 27 рисунков, 16 таблиц и приложения на 133 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальнотсь работы, сформулированы цели и задачи исследований, перечислены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса получения полиграфических изображений с нерегулярной растровой структурой. Среди большого числа способов воспроизведения изображения с нерегулярной

структурой используют специальные, в том числе контактные, растры. Эти способы являются предпочтительными, так как процессы изготовления фото- и печатных форм не отличаются от традиционных и являются нормализованными.

Однако, как показано в двльнейшем анализе, в настоящее время не существует способов (за исключением электронного) изготовления контактных растров с нерегулярной структурой, позволяющих получать растры с задаваемыми, в том числе градационными, характеристиками и целенаправленно формировать требуемые характеристики.

Во второй главе рассмотрен метод многостадийного аэрозольного нанесения активного компонента на пленочный материал для изготовления контактных растров с нерегулярной структурой. Указанный метод реализуется в четырех вариантах техно логических процессов и его сущность раскрывается на примере одного из вариантов — способе многостадийного дискретного проявления.

Под "дискретным проявлением" понимают локализованное, ограниченное в пределах множества микроучастков, воздействие проявителя на эмульсионный слой фотоматериала с образованием фотографического почернения. Дискретное проявление реализуется путем аэрозольного осаждения диспрегированного проявителя на эмульсионный слой равномерно экспонированного фотоматериала. Изображение, получаемое на фотоматериале в результате такой обработки, представляет собой совокупность хаотично расположенных по площади фотоматериала отдельных точечных элементов, полученных в результате воздействия проявителя в пределах микроучастков. Такие точечные элементы изображения имеют неравномерную по площади оптическую плотность, а именно: наибольшую в центре и убывающую к краям, что обусловлено характером диффузии проявителя вглубь эмульсионного слоя.

При многостадийном дискретном проявлении фотоматериал проявляют описанным выше способом неоднократно (с промежуточными промывкой и сушкой). При повторном нанесении проявителя частицы аэрозоля, осаждаясь на

поверхность фотоматериала, частично перекрывают проявленные на первой стадии участки и в результате проявления на второй стадии оптическая плотность повышается по сравнению с оптической плотностью данного участка, полученной на первой стадии проявления. При дальнейшем нанесении аэрозоля проявителя с промежуточными промывкой и высушиванием фотоматериала происходит неоднократное перекрытие ранее проявленных участков с дальнейшим увеличением оптической плотности. В результате на элементарном участке фотоматериала, т.е. таком участке, на котором в каждой из стадий нанесения аэрозоля проявителя попадает только одна частица аэрозоля, образуется элемент изображения; предстаачяющий собой совокупность многократно перекрывающихся друг с другом точечных элементов, количество которых определяется числом стадий проявления. Учитывая хаотичность осаждения частиц аэрозоля на фотоматериал, можно охарактеризовать в целом получаемое изображение, как совокупность образующих нерегулярную структуру элементов изображения, каждый из которых содержит некоторое конечное множество перекрывающих друг друга точечных элементов, образованных проявлением фотоматериала частицами аэрозоля проявителя.

Элемент изображенния, полученный на элементарном участке является для изготавливаемого нерегулярного растра условным растровым элементом и характеризуется количеством составляющих его точечных элементов, их относительными площадями, интервалом плотностей, характером распределения плотностей по площади, который определяет градационные свойства растра, а также денситометрическими характеристиками точечных элементов.

Распределение оптической плотности по площади растрового элемента определяется характером взаимных перекрытий составляющих растровый элемент точечных элементов и, как показано, зависит от количества точечных элементов, их относительной площади и денситометрических характеристик,

На основе проведенного теоретического анализа:

1. Показано, что, регулируя режимы нанесения аэрозоля проявителя на фотоматериал, можно добиться получения

заданной степени дискретизации растра (величины аналогичной линиатуре регулярного растра), определяемой плотностью расположения частиц по площади фотоматериала.

2. Показано, что, регулируя параметры точечных элементов, возможно регулировать распределение плотностей по площади условного растрового элемента, а, следовательно, градационную характеристику растра.

3. Найдено значение максимальной относительной площади точечного элемента и описаны возможности получения точечных элементов с большими относительными площадями.

4. Определены минимальные и максимальный абсолютные размеры точечных элементов для получения нерегулярных растров.

5. Найдено оптимальное число стадий проявления.

6. Показано, что метод аэрозольного нанесения активного компонента с использованием способа пневматического распыления жидкости позволяет получать растры крупной и средней зернистости (до 5000-6500 элементов/см2).

Третья глава посвящена разработке математической модели образования условного растрового элемента в способе многостадийного дискретного проявления, позволяющей рассчитывать распределение оптических плотностей по площади условного растрового элемента, определяющее градационную характеристику контактного растра, с одной стороны, и рассчитывать параметры точечных элементов (а значит режимов наиссеиия аэрозоля проявителя) для получения задаваемых градационных характеристик (т.е. решать обратную задачу), с другой стороны.

Математическая модель реализована в виде программ на языке §\уЬази: и моделирует процесс образования условного растрового элемента с учетом основных факторов.

На основании произведенных расчетов показана возможность регулирования в широких пределах распределения оптических плотностей по площади условного растрового элемента нерегулярного растра. В частности, показано, что регулируемыми факторами являются относительная площадь и оптическая плотность точечных

элементов, составляющих растровый элемент и полумаемых на различных стадиях проявления в результате воздействия на фотоматериал частиц аэрозоля проявителя.

Разработан алгоритм решения обратной задачи, т.е. нахождения значений регулируемых факторов, необходимых для получения задаваемых градационных характеристик и которые позволяют определить требуемые технологические режимы осаждения аэрозоля проявителя на фотоматериал.

Произведены расчеты и найдены значения регулируемых факторов для различных градационных характеристик контактных растров с нерегулярной структурой, изготавливаемых способом многостадийного дискретного г появления.

Четвертая глава . посвящена описанию экспериментальной части работы. Описывается разработанный макет установки для аэрозольного нанесения активного компонента на пленочный материал контактного растра, рассматриваются его технические характеристики и технологические возможности. Приводится схема технологического процесса изготовления контактных растров с нерегулярной структурой способом многостадийного, дискретного проявления.

В дальнейшем рассматриваются возможности получения на фотоматериале различных по денситометрическим характеристикам точечных элементов. К таковым относятся следующие способы регулирования денситометрических характеристик точечных элементов:

— использование различных систем "фотоматериал — проявитель";

— использование проявителей со специальными добавками (например, ПАВ), позволяющими изменить ден-ситометрические характеристики за счет изменения условий проявления;

— использование проявителей с традиционным набором компонентов, но со специфическим соотношением, изменяющим проявляющую способность

Установлено, что возможности первого способа ограничены, и показано, что он уступает прочим в отношении технологичности. Показано, что использование комплекта мягко работающих проявителей с добавками ПАВ для дискретного проявления базового фотоматериала, в качестве

которого выбрана пленка ФТ—41, позволяет получать широкий спектр различных по характеристикам точечных элементов. Установлено, что при распылении аэрозоля проявителя с большими давлениями в системе распыления (0,118-0,2 МПа) целесообразно использование проявителей со специфическим соотношением традиционных компонентов и повышенной проявляющей способностью, что обусловлено окислением проявителя в процессе распьглгния и, как следствие, снижением его проявляющей способности, приводящей к уменьшению плотностей точечных элементов.

Рассмотрены характеристики образцов контактных растров с нерегулярной структурой, изготовггнных в соответствии с параметрами технологического процесса, полученными на основании расчетов, произведенных в главе 3, и банком данных о способах получения точечных элементов.

Установлено, что градационные характеристики полученных образцов контактных растров с достаточной точностью описывают расчетные. Показана целесообразность применения расчетного метода для изготовления нерегулярных растров способом многостадийного дискретного проявления и возможности способа в получении нерегулярных растров с заданными характеристиками.

Рассмотрены особенности получаемых растров и технологического процесса их изготовления, в частности, показано, что все операции по изготовлению растров производятся в светлом помещении.

Определены области использования получаемых растров. В частности, получаемые разработанным методом с использованием способа пневматического распыления жидкости растры могут быть использованы для получения оформительских эффектов, нетрадиционных и художественных визуальных эффектов, для подчеркивания фактуры оригинала — при воспроизведении черно-белых изображений, при воспроизведении цветных оригиналов— для репродукций большого формата, т.е. выпуска таких изданий, как плакаты, листовые настенные календари, рекламные издания.

Растры крупной зернистости могут быть использованы для воспроизведения автотипных многокрасочных и черно-

белых изображений изображений способом трафаретной печати.

В пятой главе показаны осоЗенности других вариантов реализации метода нанесения аэрозоля активного компонента на пленочный материал контактного растра, а именно, технологических процессов с использованием систем: "коллоидный слой — водный раствор красителя", "фотоматериал — фиксаж", "окрашенный коллоидный елок — отбеливатель".

Установлено, что вариант реализации метода с использованием системы " коллоидный слой — водный раствор красителя" является аналогом способа многостадийного дискретного проявления и имеет перед последним те преимущества, что, во-первых, является более экономичным, т.е. позволяет изготавливать растры без использования галогепкдееребряных фотоматериалов, а, во-еторых, позволяет получать цветные, например, пурпурные растры.

Показано, что варианты реализации метода с использованием систем "фотоматериал — фиксаж", "окрашенный коллоидный слой — отбеливатель" являются аналогами и с результате специфики взаимодействия активного компонента с компонентами коллоидного слоя позволяют расширить спектр получаемых градационных характеристик контактных растров с нерегулярной структурой.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан метод изготовления контактных растров с нерегулярной структурой посредством аэрозольного нанесения активного компонента на пленочный материал и предложены четыре варианта технологических процессов для его реализации, защищенных авторскими свидетельствами СССР. Разработанный метод при использовании способа пневматического распыления позволяет получать растры крупной и средней зернистости (до 5000-6500 элементов/см2).

2. Разработана статистическая математическая модель образования условного растрового элемента нерегулярного растра на примере одного из вариантов метода — способа многостадийного дискретного проявления, и на основании

произведенных в соответствии с разработанными алгоритмами расчетов показана возможность регулирования в широких пределах градационных свойств изготавливаемых растров. Регулируемыми факторами являются относительные размеры (площади) и оптические плотности точечных элементов изображения, каждый из которых образован в результате воздействия одной частицы аэрозоля на материал контактного растра и которые образуют нерегулярную структуру растра.

3. Произведены расчеты и найдены значения регулируемых факторов для получения контактных растров с нерегулярной структурой с различными градационными характеристиками.

4. Проведены исследования процесса дискретного проявления, определено влияние различных факторов на свойства получаемых точечных элементов и разработаны способы и возможности их регулирования. Найдены значения параметров технологического процесса дискретного проявления для получения точечных элементов с требуемыми характеристиками.

5. Проведена экспериментальная проверка работоспособности разработанной математической модели и показаны возможности метода в получении способом многостадийного дискретного проявления различных но градационным характеристикам растров с нерегулярной структурой, приведены характеристики растров и режимы технологических процессов их изготовления.

6. Показаны возможности получения контактных растрои с нерегулярной структурой тремя другими вариантами метода, в частности, с использованием систем: "коллоидный слой — водный раствор красителя", "фотоматериал — фиксаж", "окрашенный коллоидный слой — отбеливатель".

Основные положения диссертации опубликованы п следующих работах:

1. Сысуев H.A., Ганиев Д.Х. О дискретном проявлении галогенидсерсбряных фотоматериалов и возможности применения получаемых изображений в фоторепродукционных процессах в качестве нерегулярных растров/ Омский политех, ин-т - Омск,1990. - 23 с. - Дсп. в НИЦ Информпечать 20.03.90.

2. Сысуев И.А., Ганиев Д.Х. Метод изготовления контактных растров с нерегулярной структурой // Тез.докл. IX Всесоюз. науч.-техн. конф. по специальным видам печати. - Киев,1990. - с. 200-201.

3. Сысуев И.А., Ганиев Д.Х. Дискретное проявление галогенидсеребряных фотоматериалов // Сб. тез. и докл. 34 юбил. науч.-техн. конф. проф.-преп. состава, науч. сотр. и аспирантов, поев. 60-летию МПИ. - М.,1990.

4. Сысуев И.А. Метод изготовления контактных растров с нерегулярной структурой // Вопросы технологии полиграфического производства. - ОмПИ. - Омск,1991. - с.10-15.

5. A.c. № 1467530 (СССР). Способ изготовления контактного растра с нерегулярной структурой / Ганиев ,lX, Сысуев И.А., Шваб Ю.А. и др. - Опубл. 23.03.89, Бюл. № 11.

6. A.c. № 1626245 (СССР). Способ изготовления крупнозернистого контактного растра нерегулярной структуры / Ганиев Д.Х., Сысуев И.А., Шваб Ю.А. и др. - Опубл. 07.02.91, Бюл. № 5.

7. A.c. № 1644076 (СССР). Способ изготовления крупнозернистого контактного растра нерегулярной структуры / Ганиев Д.Х., Сысуев И.А., Шваб Ю.А. - Опубл. 23.04.91, Бюл. № 15.

8. A.c. № 1622877 (СССР). Способ изготовления контактного растра с нерегулярной структурой / Ганиев Д.Х., Сысуев И.А., Шваб Ю.А. и др. - Опубл. 23.01.91, Бюл. № 3.

9. A.c. № 1619225 (СССР). Способ изготовления контактного растра с нерегулярной структурой / Ганиев Д.Х., Сысуев И.А., Шваб Ю.А. - Опубл. 07.01.91, Бюл. № 1.

10. Решение о выдаче а.с. по заявке № 4869738. Проявитель для изготовления контактного растра с нерегулярной структурой на галогенидсеребряном фотоматериале / Сысуев И.А., Карельская Т.Б., Ганиев Д.Х. - Заяв. 30.07.90

11. A.c. № 1748135 (СССР).Способ изготовления контактного растра с нерегулярной структурой / Ганиев Д.Х., Сысуев И.А., Шваб Ю.А. и др. - Опубл. 15.03.92. Бюл. № 26.