Цифровое формирование полутонового изображения с использованием спиральных растровых точек

Изобретение относится к области способов цифрового формирования полутонового изображения, используемых для печати изображений, в частности, с помощью литографических или флексографических печатных машин и технологий цифровой печати, таких как струйная печать. Техническим результатом является обеспечение управляемого распределение краски внутри растровой точки, что приводит к более высокому качеству изображения, экономии краски и более быстрому высыханию. Результат достигается тем, что используют растровое полутоновое изображение, подходящее для передачи изображения с непрерывным спектром тонов и содержащее множество спиральных растровых точек. Упомянутые спиральные растровые точки содержат (i) пиксели изображения, расположенные в виде первой дуги (200) или в виде множества дуг, которые совместно образуют первую спираль (100), и (ii) пробельные пиксели, расположенные в виде второй дуги (201) или в виде множества дуг, которые совместно образуют вторую спираль (101). 9 н. и 6 з.п. ф-лы, 39 ил., 1 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области способов цифрового формирования полутонового изображения, используемых для печати изображений, в частности, с помощью литографических или флексографических печатных машин и технологий цифровой печати, таких как струйная печать.

Уровень техники

Печатные машины и цифровые принтеры не могут изменять количество краски или тонера, которое наносится на определенные области изображения, кроме как посредством цифрового формирования полутонового изображения, также называемого размыванием или растрированием. Цифровое формирование полутонового изображения – это процесс создания иллюзии изображения с непрерывным спектром тонов с помощью ряда растровых точек, также называемых полутоновыми растровыми точками. Цифровое изображение, полученное с помощью цифрового формирования полутонового изображения, называется растровым полутоновым изображением или полутоновым растром. Известны как многоуровневые, так и бинарные способы формирования полутонового изображения. Полутоновые растровые точки, полученные бинарными способами, состоят из пикселей, которые представляют данные изображения, и пикселей, которые не представляют данные изображения.

Бинарное цифровое формирование полутонового изображения – это хорошо известная технология, которая подробно описана Робертом Улични (Robert Ulichney) в его книге "Цифровое формирование полутонового изображения" ("Digital Halftoning", MIT Press, 1987, ISBN 0-262-21009-6), в которой глава 5 об "упорядоченном сглаживании с помощью сгруппированных растровых точек" дает представление об известном уровне техники для настоящего изобретения, предусматривающем использование пороговых ячеек для передачи изображений с непрерывным спектром тонов.

Еще один обзор способов цифрового формирования полутоновых изображений раскрыт в статье "Последние тенденции в области цифрового формирования полутоновых изображений" ("Recent trends in digital halftoning", Proc. SPIE 2949, Imaging Sciences and Display Technologies (7 февраля 1997 года); doi: 10.1117/12.266335), где также раскрывается многоуровневая технология цифрового формирования полутонового изображения.

АМ- (амплитудно-модулированное) растрирование – это широко используемая технология передачи полутонов с помощью упорядоченно сгруппированных растровых точек, в которой размер полутоновых растровых точек модулируется для представления различных плотностей изображения. При печати АМ-изображения каждая полутоновая растровая точка соответствует некоторому количеству краски, называемому далее по тексту каплей, которая должна быть выдавлена или выпущена струей на печатаемую подложку, высушена и отверждена за (очень) короткое время, что может, в частности, приводить к проблемам при печати несколькими красками поверх друг друга как по влажному слою, так и по полусухому слою. Растекание краски по подложке или ранее нанесенным слоям краски, которое определяется толщиной капли и локальной (не) смачиваемостью и/или поглощением краски подложкой, делает отпечатанную каплю локально неуправляемой, таким образом создавая шум в напечатанном изображении и ставя качество печати в зависимость от подложки.

Такие проблемы могут быть решены с помощью других технологий растрирования, таких в виде ЧМ- (частотно-модулированное) растрирование или технологий, связанных со стохастическим растрированием. В обеих этих технологиях плотность изображения, получаемого с помощью полутоновых растровых точек, модулируется частотой растровых точек вместо размера растровых точек. Однако даже эти технологии характеризуются другими проблемами, такими как стабильность печати, недостаточная однородность растровых плашек, повышенное растискивание растровых точек и больший износ печатных пластин при больших тиражах.

Доступны гибридные технологии растрирования, которые объединяют AM- и FM-способы, чтобы использовать преимущества обоих способов. Упомянутые технологии растрирования, однако, предусматривают использование нескольких пороговых ячеек для получения полутонового изображения, в связи с чем требуется больше места в памяти для хранения этих нескольких пороговых ячеек, например пороговой ячейки для FM-способа в наиболее светлых участках изображения, пороговой ячейки для AM-способа в средних тонах и еще одной пороговой ячейки для FM-способа в темных участках. Кроме того, переходы от одной пороговой ячейки к другой могут приводить к скачкам плотности в напечатанном изображении, в результате чего калибровка упомянутых способов растрирования также требует больше времени, чем при AM- и FM-способах.

В документе US2007/0002384 раскрыт способ управления толщиной капли краски в AM полутоновой области печатной формы или промежуточного носителя изображения при цифровой печати. Способ генерирует растровое изображение с регулярно расположенными полутоновыми растровыми точками, которые представляют собой одно или несколько колец, воспринимающих краску, окружающих невоспринимающий участок. Другими словами, принимающие краску кольца образуют замкнутую петлю, которая полностью окружает участок, который не принимает краску; в результате чего область, в которой краска может распространяться внутри растровой точки, остается ограниченной, поскольку дальнейшее распространение краски внутри растровой точки невозможно, так как окруженный участок заполнен.

Раскрытие сущности изобретения

Таким образом, все еще существует потребность в альтернативном полутоновом изображении, которое позволяет лучше контролировать растекание напечатанной капли краски, чтобы качество изображения было менее зависимым от природы подложки, а шум изображения был низким, особенно в светлых участках и средних тонах.

Эти проблемы решаются с помощью растрового полутонового изображения по пункту 1 формулы изобретения, в котором полутоновые растровые точки (см. Фиг. 36) содержат:

(i) пиксели изображения, расположенные в виде первой дуги (200) или в виде множества дуг, которые совместно образуют первую спираль (100), и

(ii) пробельные пиксели, расположенные в виде второй дуги (201) или в виде множества дуг, которые совместно образуют вторую спираль (101).

Такие растровые точки будут упоминаться в настоящем описании как "спиральные растровые точки". Пиксели изображения представлены на чертежах черными областями. Пробельные пиксели определяют непечатаемые области и соответствуют пустому пространству, оставленному внутри растровой точки, как показано белыми областями на чертежах. Две растровые точки с левой стороны на Фиг. 36 имеют низкую степень покрытия растровой точки (низкий процент пикселей изображения) и воспроизводят наиболее светлые участки изображения, в то время в виде две растровые точки с правой стороны на Фиг. 36 имеют высокую степень покрытия растровой точки и воспроизводят темные участки упомянутого изображения.

Пиксели изображения определяют области изображения, которое должно быть напечатано, как правило, краской, например, с помощью печатного станка или струйного принтера, или тонером, например, с помощью лазерного принтера. В данном описании в основном будет делаться ссылка на печать краской, но специалисту в данной области техники понятно, что те же соображения в равной степени применимы к печати с использованием других типов красителей, таких как тонер или сублимационный краситель, или к печати с помощью лаковой пленки или белыми чернилами.

В наиболее светлых участках изображения количество пикселей изображения на растровую точку является небольшим, так что они могут образовывать не полный виток первой спирали, а только ее часть, которая называется "первой дугой". Пустое пространство, которое частично окружено первой дугой, также может рассматриваться как другая дуга, которая упоминается в данном описании как "вторая дуга". В средних тонах и в темных участках изображения число пикселей изображения на растровую точку выше, так что они могут образовывать один или несколько витков "первой спирали", тем самым также определяя "вторую спираль" пробельных пикселей, ограниченную пустым пространством между витками первой спирали (см., например, Фиг. 10).

Не ограничиваясь теорией, при увеличении напечатанного изображения можно наблюдать, что на форму и размер напечатанной капли краски меньше влияет неконтролируемое растекание краски, потому что, когда капля краски прижимается к подложке, например, с помощью печатного станка, избыточная краска, которая печатается по первой дуге или первой спирали, может перетекать в пустое пространство, которое соответствует второй дуге или второй спирали. Пустое пространство определяет канал для краски, который может принимать краску, которая печатается по первой дуге/спирали, тем самым обеспечивая средство управления растеканием краски.

В противоположность полутоновым растровая точкам, раскрытым в документе US 20070002384, в котором пустые кольца не соединяются друг с другом, пустые дуги, используемые в предлагаемых в настоящем изобретении спиральных растровая точках, могут соединяться друг с другом (тем самым образуя вторую спираль), так что капля краски имеет больше места для растекания внутри растровой точки. В результате, предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение создает хорошо сформированные растровые точки краски на печатаемой подложке, что приводит к улучшенному качеству воспроизводимых изображений и меньшему растискиванию растровых точек, что особенно выгодно при печати на впитывающей бумаге без покрытия, такой как газетная бумага.

Благодаря упомянутому лучшему растеканию краски, настоящее изобретение позволяет получить хорошее качество печати при меньшем расходе краски, чем при использовании традиционных технологий, поскольку избыток краски, который находится в верхней части печатаемой капли при печати с использованием обычного растрового изображения способствует повышению плотности изображения на печатной форме вследствие заполнения пустого пространства, образованного второй дугой или второй спиралью.

Кроме того, меньший объем локального накопления краски приводит к образованию более тонких капель краски на печатаемой подложке и, следовательно, обеспечивает более быстрое высыхание напечатанных копий.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, который определен в пункте 2 формулы изобретения, вторая спираль имеет открытый конец, то есть не заканчивается пикселями изображения на внешнем крае полутоновой растровой точки, так что она образует открытый канал, который может направлять избыточную краску из растровой точки. Увеличенные изображения напечатанных растровых точек, полученных при таком варианте осуществления, как показано на Фиг. 25, как правило, демонстрируют выделение небольшого количества краски на выходе канала, то есть за пределами растровой точки. Открытый канал обеспечивает дальнейшее растекание краски и, как следствие, большую экономию краски и еще более быструю сушку.

Другое преимущество предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения состоит в том, что оно может быть получено с помощью одной пороговой ячейки для полного диапазона значений плотности каждого цвета, такого как голубой, пурпурный, желтый или черный, чтобы его можно было реализовать без установки дополнительной памяти в существующих процессорах изображений, системах допечатной обработки и процессорах растровых изображений (RIP), цифровых принтерах и фотонаборных машинах с выводом изображения на формную пластину.

Получение более высоких плотностей изображения в светлых участках и средних тонах изображения можно реализовать, просто увеличив длину первой спирали, добавив к ней больше дуг, создавая тем самым большее количество витков первой спирали вокруг центра растровой точки (и, как следствие, также больше витков второй спирали). Более высокие плотности изображения также могут быть получены путем увеличения толщины первой спирали. Оба варианта осуществления могут быть объединены в одном и том же изображении, то есть плотность изображения полутоновой растровой точки может быть увеличена путем увеличения длины и увеличения толщины первой спирали. В темных участках изображения, где полутоновые растровые точки соприкасаются или даже перекрываются, более высокие плотности изображения могут быть получены путем уменьшения длины и/или толщины второй спирали.

Предлагаемое в настоящем изобретении растровое полутоновое изображение предпочтительно используется в системах литографической и флексографической печати. Настоящее изобретение также обеспечивает преимущества при использовании в сочетании с цифровыми принтерами, в частности, со струйными системами. Эти и другие применения и преимущества нашего изобретения дополнительно рассмотрены в подробном описании.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 и Фиг. 11: на Фиг. 1 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего архимедовы спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия и которые расположены регулярно в форме квадратной сетки. На Фиг. 11 представлено несколько степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 1.

Фиг. 2 и Фиг. 12: на Фиг. 2 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия и эллиптическую форму, и которые наклонены под углом поворота растра пороговой ячейки. На Фиг. 12 представлено множество степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 2.

Фиг. 3 и Фиг. 13: на Фиг. 3 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего архимедовы спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия и которые расположены регулярно в виде шестиугольной сетки. На Фиг. 13 представлено множество степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 3.

Фиг. 4 и Фиг. 14: на Фиг. 4 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия и квадратную форму с закругленными краями. На Фиг. 14 представлено множество степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 4.

Фиг. 5 и Фиг. 15: на Фиг. 5 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего архимедовы спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия, причем начальный угол поворота спиралей изменяется в пределах одного и того же изображения. На Фиг. 15 представлено множество степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 5.

Фиг. 6 и Фиг. 16: на Фиг. 6 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего архимедовы спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия и которые содержат радиальную линию от центра к краю растровой точки. На Фиг. 16 представлено множество степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 6.

Фиг. 7 и Фиг. 17: на Фиг. 4 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия и квадратную форму без закругленных краев. Фиг. 17 представлено множество степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 7.

Фиг. 8 и Фиг. 18: на Фиг. 8 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего архимедовы спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия и которые были созданы с другими параметрами по сравнению со спиралями, показанными на Фиг. 1. На Фиг. 18 представлено множество степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 8.

Фиг. 9 и Фиг. 19: на Фиг. 9 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего (i) архимедовы спиральные растровые точки, которые имеют 50%-ную степень покрытия и (ii) сгруппированную растровую точку между спиральными растровыми точками. На Фиг. 19 представлено множество степеней покрытия растровой точки, полученных с использованием той же пороговой ячейки, что и на Фиг. 9.

Фиг. 10 представлен увеличенный вид предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, содержащего архимедовы спиральные растровые точки, имеющие 90%-ную степень покрытия.

Фиг. 20 и Фиг. 21: на Фиг. 20 показан пример пороговой ячейки, содержащей пороговые значения от 1 до 256, которые можно использовать для генерации предлагаемого в настоящем изобретении изображения. На Фиг. 21 показана спиральная растровая точка, которая сгенерирована пороговой ячейкой, показанной на Фиг. 20, для полутоновой растровой точки, имеющей пороговое значение 22, что соответствует степени покрытия растровой точки 8,6% (= 22/256).

Фиг. 22-24: на этих чертежах показаны примеры пороговых ячеек (300-306), которые подходят для формирования предлагаемых в настоящем изобретении изображений.

На Фиг. 25 показан увеличенный под микроскопом вид напечатанной копии, полученной с помощью предлагаемого в настоящем изобретении растрового полутонового изображения (частота растра 240 строк на дюйм; угол поворота растра 45°), которая была напечатана на мелованной бумаге (130 гр.) печатной машиной CMYK Man Roland 300a с помощью литографической печатной формы Elite Pro от Agfa NV. Небольшие пятнышки между спиральными растровыми точками – это артефакты, получившиеся в результате сканирования оригинального изображения.

Фиг. 26-35: на этих чертежах представлены спиральные растровые точки, сгенерированные пороговыми ячейками, показанными на Фиг. 22-24. Растровые точки нумеруют тем же номером, что и пороговая ячейка, дополняя его пороговым значением. Например, растровая точка "3025" представляет собой спиральную растровую точку, сгенерированную с помощью пороговой ячейки 302 и порогового значения 5; аналогично, растровая точка "3017" является спиральной растровой точкой, сгенерированной с помощью пороговой ячейкой 301 и порогового значения 7 и т.д.

На Фиг. 36 показаны четыре предлагаемые в настоящем изобретении спиральные растровые точки, которые содержат:

(i) пиксели изображения, расположенные в виде первой дуги (200) или в виде множества дуг, которые совместно образуют первую спираль, вращающуюся по часовой стрелке (100), и

(ii) пробельные пиксели, расположенные в виде второй дуги (201) или в виде множества дуг, которые совместно образуют вторую спираль, вращающуюся по часовой стрелке (101).

На Фиг. 37 показано отсканированное изображение четырехцветной (CMYK) отпечатанной копии растрового изображения, полученного способом растрирования согласно предшествующему уровню техники (растрирование ABS Agfa) с использованием стандартных углов поворота (0°, 15°, 45° и 90°) и частоты растра 240 строк на дюйм. Маленькие пятнышки между растровыми точками являются артефактами, получившимися в результате сканирования и преобразования цветов.

На Фиг. 38 показано отсканированное изображение того же отпечатка, что и на Фиг. 37, но созданное с помощью предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения с использованием тех же углов поворота растра, цветов и частоты растра, что и на Фиг. 37. Маленькие пятнышки между растровыми точками являются артефактами, получившимися в результате сканирования и преобразования цветов.

На Фиг. 39 представлена предлагаемая в настоящем изобретении спиральная растровая точка (3077) растрового изображения.

Осуществление изобретения

Определения

Полутоновая растровая точка является элементом изображения растра и может иметь, например, круглую, эллиптическую, ромбовидную или квадратную форму. В светлых участках и средних тонах изображения полутоновые растровые точки изолированы друг от друга, в то время как при степени покрытия выше приблизительно 50% растровые точки соединяются друг с другом.

Растр, также называемый полутоновым растровым изображением, представляет собой область, разбитую на печатаемые и непечатаемые элементы изображения (полутоновые растровые точки или линии), в которой размер и/или количество растровых точек на единицу площади изменяется в соответствии с градациями полутонового изображения (также называемыми плотностью) оригинала, например, изображения с непрерывным спектром тонов.

Растрирование, также называемое формированием полутонового изображения, представляет собой способ, с помощью которого изображение с непрерывным спектром тонов преобразуется в растровое полутоновое изображение или набор растровых полутоновых изображений. Преобразование может предусматривать использование одной или нескольких пороговых ячеек. Количество пороговых ячеек обычно зависит от количества цветовых каналов, содержащихся в изображении с непрерывным спектром тонов.

Полутоновое (цифровое) изображение определяется различными форматами изображений, называемых также форматами растровой графики, неограничивающими примерами которых являются портативная сетевая графика (PNG), формат файла изображения с тегами (TIFF), формат Adobe Photoshop Document (PSD), формат Объединенной группы экспертов по фотографии (JPEG) и формат битовой матрицы (BMP). Полутоновое изображение обычно имеет большую глубину цвета, например, 8 битов оттенков серого или 48 битов цвета.

Частота растра, иногда называемая определением растра или линиатурой растра, представляет собой количество полутоновых растровых точек и линий растра на единицу длины в направлении, которое дает наибольшее значение. Она измеряется в количестве строк на сантиметр или строк на дюйм (LPI). Низкочастотные растры дают грубый вид, тогда как высокочастотные растры дают исключительно гладкий вид.

RIP (сокращение от англ. Raster Image Processor) – процессор растровых изображений. RIP преобразует информацию страницы (содержащей изображения, текст, графические элементы и позиционные команды) в растровое полутоновое изображение, которое может быть отправлено на устройство вывода, такое как фотонаборная машина, фотонаборная машина с выводом изображения на формную пластину или цифровой принтер. RIP также может входить в состав устройства вывода.

Разрешение, также называемое адресуемостью, представляет собой количество элементов изображения (растровых точек, пикселей) на единицу длины, которое может быть воспроизведено устройством вывода, например монитором, печатной формой или на бумаге. Обычно разрешение выражается в количестве единиц (растровых точек) на сантиметр или дюйм. Высокое разрешение обеспечивает хорошую передачу деталей. Устройства вывода с высоким разрешением позволяют использовать высокую частоту растра.

Растровое изображение

Предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение подходит для передачи изображения с непрерывным спектром тонов, то есть оно создает иллюзию изображения с непрерывным спектром тонов на напечатанной копии. Это требование подразумевает, что частота растра составляет более 40 строк на дюйм (15,7 строк/см), более предпочтительно, более 60 строк на дюйм (23,6 строк/см) и наиболее предпочтительно, более 100 строк на дюйм (39,4 строк/см). Если частота растра ниже 40 строк на дюйм, растровые точки становятся видимыми на расстоянии просмотра, которое также называется расстоянием считывания и составляет приблизительно 20 см. Такие низкие частоты растра обычно используются в художественном растрировании, которое используется для декоративных целей, таких как узорчатые иллюстрации, где предполагается, что отдельные растровые точки видны невооруженным глазом. Вследствие этого, растровые изображения, на которых растровые точки хорошо видны на расстоянии просмотра, не являются вариантом осуществления настоящего изобретения.

Предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение содержит спиральные растровые точки, которые предпочтительно расположены в виде регулярной мозаики, например, в виде треугольной, прямоугольной или шестиугольной сетки (см., например, Фиг. 3 и Фиг. 13) и предпочтительно в виде квадратной сетки (см., например, Фиг. 1 и 11). Спиральные растровые точки могут также использоваться при (полу) случайном расположении полутоновых растровых точек, таком как расположение полутоновых растровых точек синего или белого шума. Однако регулярное расположение спиральных растровых точек предпочтительно с точки зрения исключения нерегулярных структур в напечатанных изображениях. Расстояние между центрами соседних растровых точек может составлять от 50 мкм до 400 мкм.

Растровое изображение может дополнительно содержать обычные полутоновые растровые точки, такие как AM растровые точки и/или FM растровые точки, в сочетании с предлагаемыми в настоящем изобретении спиральными растровыми точками (см., например, Фиг. 9 и 19). В более предпочтительном варианте осуществления растровое изображение полностью состоит из предлагаемых в настоящем изобретении спиральных растровых точек.

Угол поворота растра растрового изображения в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно выбирают из группы, состоящей из 0° + k x 30°, 7,5° + k x 30°, 15° + k x 30°, 22,5° + k x 30°, где k представляет собой отрицательное или положительное целое число. Наиболее предпочтительные варианты осуществления имеют угол поворота растра, выбранный из группы, состоящей из 0°, 15°, 75°, 90°, 45°, 67,5°, 22,5°, 7,5°, 82,5° и 37,5°. Углы поворота растра измеряются так, как это принято в полиграфической промышленности, то есть против часовой стрелки от горизонтальной оси, чтобы согласовываться с декартовой системой координат. Когда в многоцветной печати объединяются несколько растровых изображений, разность углов поворота растра между выбранными цветами предпочтительно кратна 15° или 30°.

Спиральные растровые точки

В предпочтительном варианте осуществления спиральные растровые точки на предлагаемом в настоящем изобретении изображении содержат только одну "первую дугу" или одну "первую спираль", то есть все пиксели изображения совместно образуют одну дугу или одну спираль, которая может иметь несколько витков. Однако в других вариантах осуществления настоящего изобретения также возможны растровые изображения с полутоновыми растровыми точками, в которых пиксели изображения расположены более чем по одной дуге или более чем по одной спирали. В таких вариантах осуществления множество дуг или спиралей, состоящих их пикселей изображения, могут взаимно соединяться в общем центре, как показано, например, на Фиг. 31-35 (3046-3049 и 30410). Соответственно, при ссылке в данном описании на "первую дугу" или "первую спираль" (в единственном числе), должно быть понятно, что полутоновые растровые точки с несколькими первыми дугами или спиралями также попадают в рамки настоящего изобретения (304). Это же замечание относится ко второй дуге и второй спирали.

Спираль может рассматриваться как комбинация множества дуг. Дуга представляет собой изогнутую линию, которая не образует замкнутый контур и обычно соответствует сегменту, например, круга или эллипса, но также охватывает и менее традиционные формы в контексте настоящего изобретения, например, в ряде случаев сегменты закругленного прямоугольника или закругленного треугольника.

В предпочтительном варианте осуществления центр первой дуги или спирали может быть точкой (единичным пикселем изображения или пробельным пикселем), но также может быть сгруппированной полутоновой растровой точкой, аналогичной AM растровым точкам предшествующего уровня техники. Центральная точка может иметь любую форму, например, форму круга или квадрата (см., например, Фиг.. 29-35: 3014-3019; 30110; 3026-3029; 30210; 3032-3039; 30310). Центральная точка может быть больше по размерам в полутоновых растровая точках, которые представляют высокую плотность изображения, и меньше по размерам в полутоновых растровая точках, которые представляют низкую плотность изображения.

Все дуги, которые совместно составляют первую спираль, в предпочтительном варианте осуществления взаимно связаны, так что первая спираль представляет собой непрерывную линию. Первая спираль также может содержать изолированные пробельные пиксели, или может содержать разъединенные дуги, так что первая спираль прерывается пустым пространством в одном или нескольких местах, как показано на Фиг. 39. В таком варианте осуществления пустое пространство, которое разделяет соседние дуги первой спирали, можно рассматривать как выступы второй спирали в первую спираль. Такие выступы второй спирали могут разрезать первую спираль на разъединенные дуги полностью или не полностью, так что первая спираль не прерывается, но локально становится менее толстой.

Вторая спираль представляет собой пробельные пиксели предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, то есть пустое пространство между дугами первой спирали. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения пространство между соседними витками первой спирали полностью пустое, то есть не содержит каких-либо пикселей изображения. В таком варианте осуществления пустое пространство образует непрерывную вторую спираль. В другом варианте осуществления настоящего изобретения первая спираль содержит выступы пикселей изображения, которые выступают в пустое пространство между витками, как показано на Фиг. 28-35 (3063-3069 и 30610); такие выступы могут соединять два соседних витка первой спирали, тем самым разделяя вторую спираль на два или более сегмента, которые отделены друг от друга упомянутыми выступами первой спирали. Другие варианты осуществления второй дуги или второй спирали могут содержать изолированные пиксели изображения в пустом пространстве между соседними витками первой спирали, то есть пиксели изображения, которые не касаются первой спирали.

Выступы первой дуги или первой спирали могут совмещаться таким образом, чтобы образовывать одну или несколько радиальных линий внутри спиральной растровой точки (Фиг. 6 и Фиг. 16). Толщина такой радиальной линии может составлять, например, от одного пикселя до пяти пикселей. Для высоких частот растра, например, выше 150 строк на дюйм (59 линий/см), толщина упомянутой радиальной линии может составлять один или два пикселя. Радиальная линия может соединять центр спиральной растровой точки с внешним краем спиральной растровой точки или может соединять только два или более витка первой спирали без контакта с центром или внешним краем. Угол наклона радиальной линии может зависеть от угла поворота растра и/или начального угла спирали.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения вторая дуга или вторая спираль имеет открытый конец, то есть не заканчивается пикселями изображения на внешнем крае полутоновой растровой точки, так что образуется открытый канал, который направляет избыток краски из растровой точки контролируемым образом. В вариантах осуществления без такого открытого канала чрезмерное накопление краски может привести к неконтролируемому разбрызгиванию краски за пределы внешнего края растровой точки, в результате чего на напечатанных копиях появляются точки краски неправильной формы, что приводит к снижению качества изображения.

В предпочтительном варианте осуществления толщина первой и второй дуги и первой и второй спирали независимо составляет от 1 до 10 пикселей, более предпочтительно от 2 до 5 пикселей, что предпочтительно соответствует толщине от 1 мкм до 75 мкм.

Выбор минимальной толщины дуги и спирали может основываться на разрешении способа печати, для которого предназначено растровое изображение. Максимальная толщина, которая обеспечивает упомянутое выше контролируемое растискивание краски, может определяться конкретным типом подложки, на которой должно быть напечатано растровое полутоновое изображение, и/или может определяться желательной частотой растра. Эти и другие варианты выбора, такие как начальный угол, предпочтительно задаются в поле ввода пользовательского интерфейса генератора полутонов.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что одна и та же степень покрытия растровой точки может быть обеспечена разными спиральными растровыми точками одинакового общего размера: растровой точкой, состоящей только из одного витка первой спирали некоторой толщины, обеспечивающей такую же степень покрытия, что и растровая точка с большим количеством витков первой спирали меньшей толщины.

Толщина первой дуги или первой спирали также может изменяться в пределах одной и той же растровой точки, например, быть тоньше в центре, чем на краю растровой точки, см., например, Фиг. 32 (3027) и 33 (3028). Такая спиральная растровая точка может производить меньше зернистости, особенно в средних тонах изображения.

Витки дуг и спиралей, используемых в настоящем изобретении, могут идти по часовой стрелке или против часовой стрелки, и оба этих варианта осуществления могут объединяться в одном растровом изображении. На Фиг. 1-10 представлены спиральные растровые точки с витками, идущими по часовой стрелке. Примеры витков, идущих против часовой стрелки, показаны, например, на Фиг. 29-35 (3004-3010; 3014-19; 30110; 3024-29; 30210; 3034-3039; 30310).

Начальный угол первой дуги или первой спирали в центре растровой точки предпочтительно одинаков для всех спиральных растровых точек изображения. В альтернативных вариантах осуществления изобретения начальный угол каждой спиральной растровой точки выбирается случайным образом генератором случайных чисел (Фиг. 5 и Фиг. 15). Это менее предпочтительный вариант осуществления, поскольку растровые точки могут касаться друг друга нерегулярным образом, что может приводить к шуму.

Форма первой дуги или первой спирали может быть любой, и различные типы дуг и спиралей могут объединяться в одном растровом изображении (см., например, спиральные растровые точки на Фиг. 4, имеющие квадратную форму с закругленными краями, в то время как спиральные растровые точки на Фиг.7 имеют квадратную форму без закругленных краев).

В предпочтительном варианте осуществления первая спираль является архимедовой, как определено формулой

r = a + b x θ,

где r – радиальное расстояние, θ – полярный угол, а a и b – параметры, которые определяют раскрытие спирали в ее центре и расстояние между соседними витками.

Определение может быть еще более расширено формулой

r = a + b x θ^(1/n),

где n – это постоянная, которая определяет, насколько плотно намотана спираль.

На Фиг. 1, 3 и 8 представлены архимедовы спирали с различными параметрами a и b.

[0063] В других вариантах осуществления первая спираль также может представлять собой эвольвентную окружность, часть спирали Эйлера, часть логарифмической спирали или спираль Ферма. Другие типы спиралей могут быть получены с помощью супер-формулы Джилиса, из которых нижеследующие типы являются подходящими примерами:

Пример 1:

Пример 2:

Первая спираль также может быть эллиптической спиралью (Фиг. 2 и 12). В таком варианте осуществления главная ось эллипса предпочтительно ориентирована вдоль угла поворота растра или перпендикулярно углу поворота растра растрового изображения.

Как уже упоминалось в разделе "Раскрытие сущности изобретения", канал краски, который ограничен второй дугой или второй спиралью, позволяет контролировать растискивание краски, которая печатается в областях, ограниченных первой дугой или первой спиралью, что позволяет получать более высокое качество изображения с меньшим количеством краски, чем в известном уровне техники. Кроме того, контролируемое растискивание краски также позволяет уменьшить пестроту при печати. В предшествующем уровне техники пестроту при печати уменьшают путем модификации поверхности подложки, например нанесением впитывающего краску покрытия или обработкой коронным разрядом или пламенем до осуществления печати. Настоящее изобретение позволяет исключить необходимость такой модификации для некоторых подложек. Кроме того, оно также обеспечивает лучшее водопоглощение бумаги, что снижает пестроту при печати вследствие влияния воды. Это может даже уменьшить просвечивание, также называемое "пробиванием" оттиска, на впитывающих подложках, в результате чего изображения становятся видимыми на оборотной стороне подложки.

Настоящее изобретение также позволяет уменьшить муар, который, как известно из уровня техники, возникает тогда, когда разные цвета, частоты растра и углы поворота растра печатаются друг на друге, как описано в "Теории явления муара" Исаака Амидрора ("The Theory of the Moire Phenomenon" of Isaac Amidror; Kluwer Academic Publishers, (2000; ISBN 0-7923-5950-X)), см. главу 3 "Минимизация муара". При использовании многоцветной печати с более чем одним красочным узлом, по видимому, вторая спираль в полутоновых растровая точках, напечатанных одним красочным узлом, может также действовать как канал краски для краски, которая уже была напечатана другим красочным узлом. В результате, растискивание краски, нанесенной на подложку с помощью первого красочного узла, может контролироваться лучше, чем с помощью традиционных способов, таких как АМ формирование полутонового изображения, что приводит к уменьшению муара.

Для того чтобы уменьшить эффект муара, такого как предметный муар, еще более предпочтительно также использовать спиральные растровые точки, содержащие несколько витков тонкой первой спирали, а не растровые точки, которые дают одинаковую степень покрытие с меньшим количеством, но более толстых витков. Несколько витков делают эффект муара менее заметным, поскольку такие растровые точки создают впечатление более высокой частоты растра. Муаровый эффект, создаваемый обычными растрами, приводит к типичному кокардовому строению, как показано на Фиг. 37, которое менее выражено при использовании предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения (Фиг. 38).

Настоящее изобретение также меньше подвержено скачку тона в средних тонах, который может иметь место при обычных AM растрах. Когда края предлагаемых в настоящем изобретении увеличивающихся полутоновых растровых точек соприкасаются, внезапный скачок тона, также называемый скачком плотности, который известен из предшествующего уровня техники, может быть уменьшен, поскольку накопление краски, вызванное касающимися растровыми точками, дренируется каналами краски растровых точек.

Растискивание краски дополнительно обеспечивает более быстрое высыхание напечатанных копий. Это позволяет настроить работу пресса в соответствии с пробным оттиском, поскольку и копии и оттиск сухие, и нет необходимости ждать высыхания. Более быстрое высыхание также снижает риск отмарывания краски, то есть переноса краски с одной напечатанной копии на обратную сторону другой копии, лежащей поверх нее, например, в лотке подачи в пресс. Следовательно, изобретение также очень хорошо подходит для использования с улучшенным печатной машиной, которая позволяет одновременно печатать на обеих сторонах подложки за один проход через машину. Более быстрая сушка также полезна для печати на фольге или пластике без покрытия, а также при печати газет. Может быть достигнута более высокая скорость печати, а задания на печать могут быстрее сдаваться в переплет. При офсетной печати с использованием термореактивных красок температура сушильных шкафов может быть снижена, что снижает энергозатраты. Аналогично, офсетная печать с использованием отверждаемых красок становится возможной при меньшем потреблении энергии устройством закрепления краски (УФ-светодиодами, УФ-лампами или электронным лучом). Более быстрое высыхание, обеспечиваемое настоящим изобретением, может также обеспечивать лучшее красковосприятие, так что дефекты впитывания печатной краски уменьшаются.

Струйная печать также выигрывает от преимуществ настоящего изобретения. В частности, когда поверхностное натяжение подложки вызывает смачивание, предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение дает лучшее качество печати, например однородные сплошные плашки, по сравнению с обычными АМ-растрами, поскольку канал для краски предотвращает локальное накопление краски на подложке. Настоящее изобретение обеспечивает возможность струйной печати с высокой частотой растра, например, свыше 200 строк на дюйм (78,7 линий/см) на различных подложках, таких как (пластиковая) пленка с покрытием, полупрозрачная (пластиковая) пленка и газетная бумага, что было невозможно при использовании известных AM-способов формирования полутоновых изображений.

Лучшая однородность плашек, создаваемых с помощью предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения, облегчает измерение цветовых профилей для систем управления цветом и облегчает сопоставление цветных изображений, например, путем онлайн-мониторинга цвета печатаемых копий в процессе печати. В результате задание на печать в цвете выполняется быстрее и меньше подожки уходит в брак.

Пороговая ячейка

Предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение предпочтительно генерируется одной или несколькими пороговыми ячейками, иногда называемыми пороговыми массивами, которые преобразуют изображение с непрерывным спектром тонов в полутоновый растр. Упомянутое преобразование также называется пороговой передачей. Использование пороговых ячеек хорошо известно в данной области. Более подробная информация о пороговых ячейках содержится, например, в публикации "Цифровое формирование цветного полутонового изображения" ("Digital Color Halftoning") Генри Р. Канга, глава 13; опубликованной в SPIE/IEEE серии Imaging Science and Engineering (11 ноября 1999 года; ISBN 0-8194-3318-7); и в публикации "Цифровое формирование полутонового изображения" ("Digital halftoning") Роберта Улични, главы 5 и 6 (издательство MIT Press Cambridge, MA, США; 1987; ISBN 0-262-21009-6). Обычный способ генерирования пороговых ячеек для AM-растров раскрыт в следующих заявках на патент США № 5155599, № 5903713 и № 0910206. Соседние спиральные растровые точки могут увеличиваться по-разному, подобно обычным растрам, раскрытым в публикации "Новые тенденции цифрового полутонового изображения" ("Recent trends in digital halftoning", Proc. SPIE 2949, Imaging Sciences и Display Technologies, (1997); doi: 10.1117/12.266335). Центры спиральных растровых точек также могут смещаться, как описано в заявке на патент США № 6128099.

При формировании бинарного цифрового полутонового изображения достаточно одной пороговой ячейки для получения предлагаемого в настоящем изобретении растрового изображения. В результате количество пороговых ячеек предпочтительно равно количеству цветовых каналов в полутоновом изображении. Такой подход обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что генерирование растровых изображений в соответствии с настоящим изобретением может быть легко интегрировано в современные процессоры изображений, системы допечатной обработки и процессоры растровых изображений (RIP), поскольку нет необходимости переключаться между различными пороговыми ячейками, используемыми в гибридных способах формирования полутонового изображения, которые требуют большего объема памяти, чем это необходимо для предлагаемых в настоящем изобретении способов.

Для многоуровневого цифрового формирования полутоновых изображений пороговая ячейка содержит несколько одинаковых по размеру массивов, по одному на каждый уровень. Форма таких массивов, содержащих пороговые значения, может представлять собой квадрат или прямоугольник, но также подходят массивы в форме Юты или в форме ромба. Более подробную информацию о многоуровневом формировании полутоновых изображений можно найти, например, в документе US5903713.

Преобразование полутонового изображения в предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение с помощью одной или нескольких пороговых ячеек осуществляется аналогично предшествующему уровню техники: степень покрытия растровой точки, которая обычно выражается в процентах и определяется числом пикселей изображения в растровой точке, увеличиваются, как определено пороговой ячейкой, пропорционально соответствующей плотности исходного изображения с непрерывным спектром тонов. Степень покрытия предлагаемых в настоящем изобретении спиральных растровых точек может быть увеличена различными способами: путем увеличения длины первой дуги или первой спирали и, таким образом, увеличения размера растровой точки, определяемого в соответствии с последовательными значениями пороговой ячейки (см. Фиг. 20 и 21); путем увеличения толщины первой дуги или первой спирали без увеличения размера растровой точки (уменьшая тем самым пустое пространство второй спирали), либо локально, например, добавлением выступов к первой спирали, увеличением толщины одного или нескольких сегментов первой спирали и/или увеличением толщины всей первой спирали; путем вставки пикселей изображения внутрь второй спирали; или комбинацией любых из этих способов.

На Фиг. 22-24 показаны семь примеров пороговых ячеек, имеющих размер 15х15 и содержащих 10 последовательных пороговых значений, пронумерованных от 1 до 10. Эти пороговые ячейки подходят для создания предлагаемых в настоящем изобретении спиральных растровых точек, как показано на Фиг. 26-35.

- Пороговая ячейка 300 определяет вращающуюся против часовой стрелки спиральную растровую точку, при этом максимальная толщина первой спирали составляет один пиксель, а максимальная толщина второй спирали составляет два пикселя. Спиральные растровые точки 3001-30010, сгенерированные этой пороговой ячейкой 300 для последовательных значений плотности от 1 до 10, представлены в первом ряду на Фиг. 26-35 соответственно.

- Пороговая ячейка 301 определяет вращающуюся против часовой стрелки спиральную растровую точку, при этом максимальная толщина первой спирали составляет два пикселя, и максимальная толщина второй спирали составляет два пикселя. При пороговом значении выше 7 вторая спираль становится тоньше. Спиральные растровые точки 3011-30110, сгенерированные этой пороговой ячейкой 301 для последовательных значений плотности 1-10, представлены во втором ряду на Фиг. 26-35 соответственно.

- Пороговая ячейка 302 определяет вращающуюся против часовой стрелки спиральную растровую точку, в которой первая спираль становится толще, и вторая спираль становится толще при увеличении пороговых значений. Спиральные растровые точки 3021-30210, сгенерированные этой пороговой ячейкой 302 для последовательных значений плотности от 1 до 10, представлены в третьем ряду на Фиг. 26-35 соответственно.

- Пороговая ячейка 303 определяет вращающуюся против часовой стрелки спиральную растровую точку, которая содержит квадратную точку в своем центре, от которой при более высоких пороговых значениях увеличивается длина первой и второй спиралей. Спиральные растровые точки 3031-30310, сгенерированные этой пороговой ячейкой 303 для последовательных значений плотности от 1 до 10, представлены в четвертом ряду на Фиг. 26-35 соответственно.

- Пороговая ячейка 304 определяет вращающуюся против часовой стрелки спиральную растровую точку, которая содержит двойную первую спираль и, таким образом, также две вторые спирали. Спиральные растровые точки 3041-30410, сгенерированные этой пороговой ячейкой 304 для последовательных значений плотности от 1 до 10, представлены в пятом ряду на Фиг. 26-35 соответственно.

- Пороговая ячейка 305 аналогична пороговой ячейке 300, но сгенерированная таким образом спиральная растровая точка имеет другой начальный угол. Спиральные растровые точки 3051-30510, сгенерированные этой пороговой ячейкой 305 для последовательных значений плотности от 1 до 10, представлены в шестой строке на Фиг. 26-35 соответственно.

- Пороговая ячейка 306 определяет вращающуюся по часовой стрелке спиральную растровую точку, в которой первая спираль имеет выступы. Спиральные растровые точки 3061-30610, сгенерированные этой пороговой ячейкой 306 для последовательных значений плотности от 1 до 10, представлены в седьмой строке на Фиг. 26-35 соответственно.

В светлых участках растрового изображения степень покрытия растровых точек может быть слишком низкой, чтобы пиксели изображения образовывали полный виток первой спирали. В таком случае пиксели изображения образуют некий сегмент первой спирали, то есть первой дуги, как показано на Фиг. 26-28. Переход от светлых участков к средним тонам предпочтительно осуществляется путем увеличения толщины упомянутой первой дуги и/или увеличения длины упомянутой первой дуги до тех пор, пока не будет сформирован полный виток первой спирали. Еще более высокая степень покрытия может быть получена путем увеличения толщины и/или длины упомянутой первой спирали, которая в таком случае может состоять более чем из одного витка, включая частичные витки.

Начиная с определенного порога степени покрытия, предпочтительно выше 40%, более предпочтительно выше 50% и наиболее предпочтительно выше 55%, первая спираль больше не может увеличиваться в длине без перекрытия с соседней растровой точкой. Выше упомянутого порога более темные участки изображения могут быть получены путем уменьшения длины и/или толщины второй спирали или путем вставки пикселей изображения во вторую спираль. При еще более высоких степенях покрытия растровых точек вторая спираль сжимается еще больше и становится дугой (второй дугой).

Из-за перекрытия соседних растровых точек спиральные растровые точки с высокой степенью покрытия больше не имеют второй спирали с открытым концом. Тем не менее, преимущества изобретения все еще обеспечиваются такими спиральными растровая точками, поскольку закрытая вторая спираль все еще определяет канал, который может принимать краску, так что достигается лучшее качество печати с более однородными плашками по сравнению с известными AM пороговыми ячейками. Известные преимущества известных AM пороговых ячеек по сравнению с FM пороговыми ячейками также обеспечиваются настоящим изобретением, а именно: отсутствие артефактов растровых плашек и передачи средних тонов и лучшая стабильность печати. Одновременно настоящее изобретение также обеспечивает преимущества известных ЧМ пороговых ячеек по сравнению с АМ пороговыми ячейками, а именно передачу мелких деталей и смыкание в темных участках. Также настоящее изобретение не создает нерегулярных "червей" или спагетти-подобных структур, как в ЧМ пороговых ячейках 2-го порядка, которые делают напечатанные изображения более зернистыми, особенно в виньетках и средних тонах.

В предпочтительном варианте осуществления набор пороговых ячеек используется для генерации предлагаемого в настоящем изобретении перекрестно-модулированного (XM) растрового изображения, содержащего небольшие спиральные растровые точки, частота которых модулируется в светлых и темных участках изображения, и более крупные спиральные растровые точки, амплитуда которых модулируется в средних тонах. В результате возможны частоты растра выше 200 строк на дюйм (78,7 строк/см). Соотношение между разрешением и частотой растра полутонового растрового изображения предпочтительно составляет менее 12, более предпочтительно – менее 10. Например, когда разрешение составляет 2400 точек на дюйм (945 точек/см), частота растра предпочтительно превышает 240 строк на дюйм (94,5 линий/см).

Одна или несколько пороговых ячеек могут генерироваться генератором пороговых ячеек, также называемым генератором полутонов, который содержится в процессоре растровых изображений или в системе допечатной обработки, в соответствии с параметрами, выбранными пользователем посредством поля ввода пользовательского интерфейса. Обычные параметры включают в себя разрешение изображения, частоту растра, угол поворота растра и форму растра. В соответствии с настоящим изобретением количество параметров предпочтительно расширяется с помощью поля ввода для выбора максимальной толщины первой и второй дуги или спирали. Может быть добавлено дополнительное поле ввода для выбора формы спиральной растровой точки (например, круговой, эллиптической и т.д., как описано выше) и предпочтительно также параметра, который дополнительно определяет выбранную форму, например, эллиптичность. Может быть добавлено еще одно поле ввода для выбора одной или нескольких радиальных линий через центр спиральных растровых точек и, опционально, также дополнительное поле ввода для спецификации толщины радиальных линий.

Генератор генерирует пороговую ячейку на основе данных вышеупомянутых полей ввода, предпочтительно с помощью экранной функции, которая определяет форму спирали, такую как описанная выше архимедова спираль. Форму спирали или радиальные линии предпочтительно генерируют путем вычисления в полярных координатах, в отличие от известных полутоновых генераторов, в которых используются декартовы координаты.

Сфера применения

Предлагаемое в настоящем изобретении полутоновое растровое изображение может использоваться в различных технологиях печати, наиболее предпочтительно в литографической печати, флексографической печати и цифровой печати.

Растровое изображение может экспонироваться на светочувствительный или термочувствительный материал, такой как предшественник литографической или флексографической печатной формы, с помощью лазера, предпочтительно фиолетового или инфракрасного лазера. После обработки проэкспонированного предшественника, которая может быть скрыта для пользователя в так называемом способе "машинного проявления", получается печатная форма, несущая на себе предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение. Такая печатная форма затем может быть установлена в печатной машине, в которой на печатную форму подается краска, которая затем переносится на подлежащую печатанию подложку.

При использовании для флексографической печати, предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение представляют на флексографической печатной форме спиральными растровыми точками с рельефом. По сравнению с обычной флексографией такие полутоновые растровые точки могут легче наноситься на подложку, так что может быть достигнут лучший перенос краски с флексографической печатной формы на подложку, особенно посредством канала краски с открытым концом.

Известно, что маленькие полутоновые растровые точки, например, при использовании FM-растра, трудно точно воспроизвести с помощью литографических печатных форм из-за ограниченного разрешения слоя записи изображения. Аналогичным образом, мелкие печатаемые растровые точки на литографическом изображении легко изнашиваются, сокращая количество экземпляров, которые можно получить с данной печатной формы. Эти проблемы могут быть глажены с помощью настоящего изобретения, которое сочетает в себе аспекты AM-растров с преимуществами FM-растров, такими как получение мелких деталей и смыкание в темных участках. Поэтому предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение преимущественно используется в сочетании с литографическими печатными формами, в частности, с литографскими пластинами, содержащими фотополимер в качестве слоя для записи изображений, которые часто используются для печати газет. Также в сочетании с настоящим изобретением преимущественно используются тепловые, то есть чувствительные к инфракрасному излучению литографические пластины.

В способе цифровой печати предлагаемое в настоящем изобретении растровое изображение наносится на подложку без печатной формы, например, струей краски с помощью струйного принтера. Предпочтительными красками для струйной печати, которые следует использовать в контексте данного изобретения, являются краски, отверждаемые УФ-излучением, (эко) сольвентные краски и водные краски. Все эти способы хорошо известны в данной области техники.

Предпочтительные способы струйной печати включают в себя печать по сухому и печать по мокрому, либо струйную печать непосредственно на подложке, либо струйную печать и перенос с ленты переноса или барабана на подложку. Заранее заданный канал краски, образованный второй спиралью, обеспечивает упомянутые преимущества, особенно при струйной печати на неабсорбирующих подложках, таких как ПЭТ, полиэтилен или подложки этикеток, которые обычно используются во флексографии. Настоящее изобретение также позволяет использовать высокочастотное растрирование в однопроходных струйных системах.

Альтернативными способами печати, которые могут извлечь выгоду из настоящего изобретения, являются трафаретная печать, шелкография, глубокая печать, травление, тампопечать или трансферная печать; и способы цифровой печати, такие как ксерография, электрофотография, иконография, магнитография, лазерная печать, сублимационная печать, матричная печать, термопечать, нанография или восковая термическая передача.

Подложка, на которой может быть напечатано растровое изображение, может быть любого типа, например, пластиковой пленкой или фольгой, защитной пленкой, текстилем, металлом, стеклом, кожей, шкурой, хлопком и, конечно, различными бумажными подложками (легкими, тяжелыми, с покрытием, без покрытия, картоном и т.д.). Подложка может представлять собой жесткую заготовку или гибкий лист, рулон или гильзу. Предпочтительные гибкие материалы включают в себя, например, бумагу, прозрачную пленку, клейкие листы ПВХ и т.д., которые могут иметь толщину менее 100 микрометров и предпочтительно менее 50 микрометров. Предпочтительные жесткие подложки включают в себя, например, оргалит, ПВХ, картон, дерево или приемники краски, которые могут иметь толщину до 2 сантиметров и более предпочтительно до 5 сантиметров. Подложка также может быть гибким рулонным материалом (например, бумагой, клейким винилом, тканью, ПВХ, текстилем). Принимающий слой, например слой, принимающий краску, может наноситься на подложку для хорошей адгезии воспроизводимого изображения на подложке.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение также можно использовать при формировании трехмерного полутонового изображения, например при стерео литографии, цифровой обработке света, моделировании методом наплавления, селективном лазерном спекании, селективном лазерном плавлении, электронно-лучевом плавлении и изготовление ламинированных объектов.

Примеры

Следующие примеры (EX1, EX2, EX3, EX4, EX5, EX6) печатаются на печатной машине с нагревательным устройством компании Lithoman в цветах CMYK (cyan (голубой), magenta (пурпурный), yellow (желтый) и black (черный)) с использованием следующих материалов и оборудования:

краски: система термоотверждаемых красок SunOne компании SunChemical™ для голубого, пурпурного и желтого цвета и SunMag компании SunChemical™ для черного цвета;

подложка: EcoPrime 68H 52 г/м² компании UPM;

устройство копирования печатных форм: Magnus FLV компании KODAK™ с разрешением печати 240 точек/дюйм;

печатная форма: ELECTRA MAX Digital Plate компании KODAK™

и последующим использованием стандартных расходных материалов для термопечати, таких как 707 Plate Finisher компании KODAK KODAK™; SchnellReiniger 220-300 фирмы VEGRA GMBH в качестве устройства для смывки офсетного полотна; Electra Max Plate Replenisher компании KODAK™; SalinoFix компании Huber Group (которая является добавкой для целенаправленной регулировки общей жесткости, чтобы сделать очищенную воду идеально подходящей для процесса офсетной печати) и добавки Redufix AF компании Huber Group в качестве основного решения (которая предназначена для печати без спирта на офсетных печатных машинах с непрерывно питаемыми блоками увлажнения бумаги).

В приведенных примерах используется один из следующих способов формирования полутонового изображения с помощью пороговых ячеек (один порог на краску), при этом частота растра составляет 140 строк на дюйм, т.е. 55,12 линий на сантиметр (1 дюйм = 2,54 см); а углы поворота растра для голубого, пурпурного, желтого и черного цветов составляют соответственно 15, 75, 0 и 45 градусов при разрешении 2400 точек на дюйм, т.е. 944,88 точек на сантиметр:

* HT1 = растрирование Agfa Balanced Screening™, также сокращенно называемое ABS, компании AGFA™ для сравнения с

* HT2 = предлагаемым в настоящем изобретении растрированием со спиральными полутоновыми растровыми точками, как показано на Фиг. 11, для разделения черного цвета. Максимальная толщина спирали составляет 2,5 x 25400/2400 = 26,4583 мкм, а максимальная толщина открытого канала для краски; также называемого в настоящем изобретении каналом краски, составляет 1,5 х 25400/2400 = 15,875 мкм.

ABS – это обычная система растрирования полутоновых изображений на основе опции PostScript™, которая повышает качество оттисков. Оба способа формирования полутоновых изображений (HT1, HT2) используют по одной пороговой ячейке на один цвет, что легко реализуется в системе рабочих процессов, включающей интерпретаторы Postscript (PS) и интерпретаторы Portable Document Format (PDF). В этих примерах используется система рабочих процессов Apogee™ компании AGFA™.

Шесть заданий на печать из примеров (EX1; EX2; EX3; EX4; EX5; EX6) являются еженедельными журналами; печатаемыми для розничной торговли и продовольственного рынка, содержащими новые цены на потребительские товары и информацию о временных рекламных акциях на цветном однотонном фоне, на 48 или 80 страницах формата А4 с версткой и двусторонней печатью в CMYK-цветах на обеих сторонах подложки. Они печатаются сразу в нескольких копиях способом HT1 и сразу в нескольких копиях способом HT2 с одинаковой максимальной плотностью и одинаковой плотностью для каждого значения тона каждой краски, чтобы иметь одинаковый результат печати по цвету (голубой, пурпурный, желтый и черный) при использовании двух способов формирования полутоновых изображений.

Количество краски на оттиске, рассчитанное по полутоновому цифровому растровому изображению в системе рабочих процессов Apogee.

Количество краски на оттиске можно рассчитать в Apogee™ после этапа формирования полутонового изображения с использованием кривой тонопередачи. В нижеследующей таблице количество краски в процентах (max = [количество краски] х 100%) вычисляют в соответствии с упомянутым способом расчета в Apogee™. Разница в количестве краски для каждого примера (например, EX1 в сравнении с EX2) объясняется отличающимися временными (еженедельными) рекламными акциями и/или отличающимся форматированием. Разница в количестве краски на оттиске в каждом примере между способами формирования полутонового изображения HT1 и HT2 вызвана использованием другой кривой тонопередачи, также называемой кривой линеаризации, так что плотности каждой краски при печати с использованием двух способов формирования полутонового изображения (HT1, HT2) равны.

Пример	Способ формирования полутонового изображения	Количество краски на оттиске Лицевая сторона Оборотная сторона
EX1 EX1	HT1 HT2	131,2 126,3	127,3 122,7
EX2 EX2	HT1 HT2	112,5 108,8	106,6 103,0
EX3 EX3	HT1 HT2	83,2 72,8	88,3 77,5
EX4 EX4	HT1 HT2	134,8 130,7	139,5 135,4
EX5 EX5	HT1 HT2	94,9 81,8	100,3 86,9
EX6 EX6	HT1 HT2	136,9 132,4	143,5 138,8

Хотя расчетное количество краски на оттиске является прогнозом, уже оно дает представление о том, насколько велик расход краски в упомянутых примерах.

Пример 1 (EX1)

Были измерены следующие максимальные плотности цветов в копиях:

Черный 1,15; Голубой 0,96

Пурпурный 0,97; Желтый 0,90

Количество копий на способ формирования полутонового изображения составило 250000.

Количество использованной краски в килограммах (кг) в зависимости от способа формирования полутонового изображения:

HT1 610 (черной = 36%; голубой = 17%; пурпурной = 18%; желтой = 29%)

HT2 532 (черной = 35%; голубой = 17%; пурпурной = 18%; желтой = 30%)

Пример 2 (EX2)

Были измерены следующие максимальные плотности цветов в копиях:

Черный 1,15; Голубой 0,96

Пурпурный 0,97; Желтый 0,90

Количество копий на способ формирования полутонового изображения составило 275000.

Количество использованной краски в килограммах (кг) в зависимости от способа формирования полутонового изображения:

HT1 641 (черной = 36%; голубой = 21%; пурпурной = 19%; желтой = 27%)

HT2 581 (черной = 33%; голубой = 21%; пурпурной = 20%; желтой = 26%)

Пример 3 (EX 3)

Были измерены следующие максимальные плотности цветов в копиях:

Черный 1,3; Голубой 1,15

Пурпурный 1,15; Желтый 1,10

Количество копий на способ формирования полутонового изображения составило 325000.

Количество использованной краски в килограммах (кг) в зависимости от способа формирования полутонового изображения:

HT1 792 (черной = 39%; голубой = 21%; пурпурной = 18%; желтой = 22%)

HT2 604 (черной = 38%; голубой = 21%; пурпурной = 19%; желтой = 22%)

Примечание: по неизвестным причинам максимальные плотности между отпечатками с использованием HT1 и HT2 не были равны и должны были быть адаптированы во время прогона EX3 + HT2.

Пример 4 (EX4)

Были измерены следующие максимальные плотности цветов в копиях:

Черный 1,15; Голубой 0,96

Пурпурный 0,97; Желтый 0,90

Количество копий на способ формирования полутонового изображения составило 250000.

Количество использованной краски в килограммах (кг) в зависимости от способа формирования полутонового изображения:

HT1 703 (черной = 22%; голубой = 10%; пурпурной = 23%; желтой = 45%)

HT2 607 (черной = 23%; голубой = 10%; пурпурной = 23%; желтой = 44%)

Пример 5 (EX 5)

Были измерены следующие максимальные плотности цветов в копиях:

Черный 1,30; Голубой 1,15

Пурпурный 1,15; Желтый 1,10

Количество копий на способ формирования полутонового изображения составило 325000.

Количество использованной краски в килограммах (кг) в зависимости от способа формирования полутонового изображения:

HT1 732 (черной = 45%; голубой = 20%; пурпурной = 18%; желтой = 17%)

HT2 625 (черной = 44%; голубой = 20%; пурпурной = 20%; желтой = 16%)

Пример 6 (EX 6)

Были измерены следующие максимальные плотности цветов в копиях:

Черный 1,15; Голубой 0,96

Пурпурный 0,97; Желтый 0,90

Количество копий на способ формирования полутонового изображения составило 375000.

Количество использованной краски в килограммах (кг) в зависимости от способа формирования полутонового изображения:

HT1 656 (черной = 36%; голубой = 22%; пурпурной = 19%; желтой = 23%)

HT2 539 (черной = 35%; голубой = 23%; пурпурной = 20%; желтой = 22%)

Вывод

Для расчета экономии краски при использовании способа HT2 сравнивается общий вес использованной краски в зависимости от количества копий, напечатанных способом HT1 и способом HT2. Эти примеры показывают, что при использовании способа HT2 расходуется меньше краски. Меньшее количество краски в копии обеспечивает лучший баланс воды и краски, что приводит к более высокой скорости и возможности снизить температуру в сушильном устройстве.

1. Способ получения растрового полутонового изображения для передачи изображения с непрерывным спектром тонов, причем растровое полутоновое изображение содержит множество полутоновых растровых точек, при этом способ содержит этапы, на которых:

(i) располагают пиксели изображения в виде первой дуги (200) или в виде множества дуг, которые совместно образуют первую спираль (100), и

(ii) располагают пробельные пиксели в виде второй дуги (201) или в виде множества дуг, которые совместно образуют вторую спираль (101).

2. Способ по п. 1, в котором вторая дуга или вторая спираль имеет открытый конец.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором толщина упомянутых первой и второй дуг и упомянутых первой и второй спиралей составляет независимо от 1 мкм до 75 мкм.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором полутоновые растровые точки расположены регулярно с расстоянием между центрами соседних полутоновых растровых точек от 50 мкм до 400 мкм.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором растровое полутоновое изображение имеет частоту растра выше 39 строк на сантиметр и угол поворота растра, выбранный из группы, включающей в себя 0°, 15°, 75°, 90°, 45°, 67,5°, 22,5°, 7,5°, 82,5° и 37,5°.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором частота растра растрового полутонового изображения превышает 40 строк на дюйм (15,7 строк/см).

7. Литографическая печатная форма, содержащая растровое полутоновое изображение, полученное способом по любому из пп. 1-6, причем первая спираль определяет области приема краски, а вторая спираль определяет области приема воды.

8. Флексографическая печатная форма, содержащая растровое полутоновое изображение, полученное способом по любому из пп. 1-6, причем первая спираль определяет области приема краски.

9. Способ преобразования изображения с непрерывным спектром тонов в растровое полутоновое изображение, получаемое способом по любому из пп. 1-6, причем в растровом полутоновом изображении каждая из первой дуги, первой спирали, второй дуги и второй спирали из спиральных растровых точек имеет длину и/или толщину, которая определяется локальными плотностями изображения с непрерывным спектром тонов, причем способ содержит этап, на котором преобразуют упомянутое изображение с непрерывным спектром тонов в упомянутое растровое полутоновое изображение посредством по меньшей мере одной пороговой ячейки, при этом:

на светлых или среднетоновых участках полутонового растрового изображения количество пикселей изображения увеличивается путем увеличения длины и/или толщины первой дуги или первой спирали; а

на темных участках полутонового растрового изображения количество пикселей изображения увеличивается путем уменьшения длины и/или толщины второй дуги или второй спирали.

10. Способ по п. 9, в котором количество пикселей изображения увеличивается путем добавления выступов к первой спирали, или путем увеличения толщины одного или более сегментов первой спирали, или путем увеличения толщины всей первой спирали, или путем вставки пикселей изображения внутрь второй спирали, или путем комбинирования любых из вышеупомянутых способов.

11. Способ изготовления печатной формы, содержащий этапы, на которых (i) получают растровое полутоновое изображения способом по любому из пп. 1-6 и (ii) экспонируют упомянутое растровое полутоновое изображение на предшественник печатной формы.

12. Способ изготовления печатной формы, содержащий этапы, на которых (i) преобразуют изображение с непрерывным спектром тонов в растровое полутоновое изображение способом по п. 9 или 10 и (ii) экспонируют упомянутое растровое полутоновое изображение на предшественник печатной формы.

13. Способ печати, содержащий этапы, на которых (i) изготавливают печатную форму способом по п. 11 или 12, (ii) подают краску на упомянутую печатную форму и (iii) переносят краску с упомянутой печатной формы на подложку.

14. Способ струйной печати, содержащий этапы, на которых (i) получают растровое полутоновое изображение способом по любому из пп. 1-6 и (ii) распыляют краску на подложку в областях, определенных первой дугой и первой спиралью растрового полутонового изображения.

15. Способ струйной печати, содержащий этапы, на которых (i) преобразуют изображение с непрерывным спектром тонов в растровое полутоновое изображение способом по п. 9 или 10 и (ii) распыляют краску на подложку в областях, определенных первой дугой и первой спиралью растрового полутонового изображения.