Исследование влияния типа чернил на стабильность красителей в цветном изображении при струйной технологии печати

   

   

  А. В.РЕДЬКО, А. Ф.КУДРЯВИЦКИЙ

  ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТИПА ЧЕРНИЛ НАСТАБИЛЬНОСТЬ КРАСИТЕЛЕЙ В ЦВЕТНОМ ИЗОБРАЖЕНИИ ПРИ СТРУЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕЧАТИ

Целью данной работы является проведение сравнительного анализа по выцветанию красителей в цветных изображениях в случае традиционной галогенсеребряной фотографии и при струйной технологии печати с применением чернил разных фирм-изготовителей под действием достаточно интенсивного ультрафиолетового излучения. Изучение данного вопроса сегодня весьма актуально для оценки стабильности цветного изображения, полученного с цифровых носителей при струйной печати и традиционным фотографическим способом, что позволит оценить тенденции к изменению цвета в изображении при долговременном хранении отпечатков.

При струйной технологии печати цветных изображений применялись водорастворимые и пигментные чернила ведущих зарубежных фирм.

Были исследованы различные печатающие системы включающие печатающее устройство - чернила(хим. процесс)- бумагу :

·  cтруйный принтер Еpson R270 / водорастворимые чернила Сlaria / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper 

·  струйный плоттер Сanon imagePROGRAF iPF5100 / пигментные чернила LUCIA / глянцевая бумага Сanon

·  струйный плоттер Еpson Stylus Pro 9600 / пигментные чернила Epson UltraChrome / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper

·  мини-фотолаборатория FRONTIER 550 / процесс RA-4 / глянцевая галогенсеребряная фотобумага Фуджи Кристалл Архив

·  струйный плоттер HP Designjet Z3100 / пигментные чернила HP Vivera / Глянцевая бумага HP для печати фотоизображений

·  - cтруйный принтер Еpson R270 / водорастворимые чернила RDM / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper 

·  - cтруйный принтер Еpson R270 / водорастворимые чернила HiVision / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper 

Были распечатаны цветовые шкалы, состоящие из 12 цветных полей:красного, оранжевого, желтого, желто-зеленого, зеленого, зелено-голубого, голубого, сине-голубого, синего, пурпурно-синего, пурпурного и красно-пурпурного цветов. Координаты всех 12 цветов были промерены колориметром СolorVision в системе Lab. Затем отпечатки с цветовыми шкалами были подвергнуты облучению ртутно-кварцевой лампой типа ДРТ-125. После облучения цветовые поля на шкалах были промерены вновь. На основании результатов измерений координат цвета до и после облучения была рассчитана величина dE. Построены графики зависимости изменения цвета в координатах a*b* и диаграммы изменения яркости L по каждому цвету, которые позволили оценить стабильность красителей при воздействии УФ-излучения в зависимости от типа чернил.

Облучение образцов проводилось лампой ДРТ-125 с обычным рефлектором от театрального осветительного прибора с расстояния 50 см. (на этом расстоянии достижимо маскимальное УФ-облучение с минимальным ИК-воздействием). Образцы были установлены перпендикулярно направлению светового потока. Измерения освещённости (лк), энергетической освещенности (мВт/м2) проводились люксметром и уф-радиометром ТКА-06 соответственно. Всего было 8 сеансов облучения общей продолжительностью 120 мин. Длительность облучения составляла 15мин. и была ограничена техническими характеристиками лампы (рисунок 1).

Pисунок 1 - Изменение УФ-составляющей в течение сеанса
облучения

Если энергетическая освещенность (в уф - диапазоне) в течение сеанса изменялась, то освещенность в видимом диапазоне от прогрева лампы зависела незначительно и оставалась на протяжении всего сеанса порядка 15000 лк. Для сравнения приведем таблицу освещенности (лк.) земной поверхности в средних широтах в зависимости от времени суток и времени года (из «Справочника фотографа» ):

Таблица 1- Освещенность (лк.) земной поверхности.

Время суток, ч	июнь	май-июль	апрель-август	март-сент	февр-октябрь	январь-ноябрь	декабрь
5	940	380	90	0	0	0	0
7	23 000	14 500	7 200	940	0	0	0
9	46 500	40 500	30 000	18 000	5 300	1 400	380
11	66 500	59 000	48 000	35 000	19 000	9 000	5 900
13	74 500	68 000	56 000	43 000	26 000	14 000	9 800
15	66 500	59 000	50 000	36 500	19 500	9 400	6 200
17	43 000	38 000	29 000	17 000	5 300	1 400	260
19	18 000	13 000	6 200	670	0	0	0
21	870	310	80	0	0	0	0

Из таблицы 1 видно, что энергетическая освещенность земной поверхности в УФ-диапазоне также сильно меняется в зависимости от времени год, суток, состояния атмосферы. Разовые замеры показали, что УФ-излучение может составлять от 400-700мВт/кв. м в 16 часов зимой до 4000мВт/кв. м и более в солнечный летний день. Необходимо заметить, что: в исследованиях на светостойкость фирма Epson предполагает, что один год эквивалентен нахождению отпечатка на свету при освещенности 500 люкс по 10 час. ежедневно в течение 365 дней. Условия, применяемые компанией Wilhelm Imaging Research, очень близки: 35 тыс. люкс при температуре образца 24°C и влажности 60%. Экстраполяция производится из расчета 420 люкс по 12 ч в день.

Таблица 2-Цвета полей эталонной цветной шкалы

Цветовое поле	До облучения	После облучения
L	a	b	L	a	b
красный	48,89	67,46	59,46	49,07	66,48	60,92
оранжевый	63,60	40,12	75,67	63,65	39,40	75,45
желтый	83,18	-17,49	81,54	81,92	-16,53	79,17
желто-зеленый	66,12	-50,90	70,47	65,14	-48,82	68,62
зеленый	60,66	-61,40	63,20	59,53	-58,11	60,33
зелено-голубой	63,85	-64,14	44,97	62,68	-61,15	43,35
голубой	75,71	-33,35	-10,94	74,41	-31,78	-9,90
сине-голубой	43,62	10,28	-57,13	43,38	9,46	-53,07
синий	31,26	28,43	-61,31	31,73	27,28	-56,12
пурпурно-синий	33,59	38,35	-54,73	33,75	36,94	-49,61
пурпурный	42,04	57,05	-36,06	42,55	55,25	-30,71
пурпурно-красный	47,79	75,07	6,00	48,37	72,99	10,63

Перейдем к более подробному исследованию отдельных образцов. В таблице 2 и рисунке 2 представлены данные при использовании системы: cтруйный принтер Еpson R270 / водорастворимые чернила Сlaria / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper. Но все же целью данной работы было не прогнозирование, как будет выглядеть тот или иной отпечаток через 50-100 лет с помощью методов экстраполяции, а ответ на вопрос, какой из образцов более устойчив к воздействию ультрафиолетового излучения.

Рисунок 2 - Изменение цвета a*b*:1-исходные цвета;2-после УФ-облучения в случае системы cтруйный принтер Еpson R270 / водорастворимые чернила Сlaria / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper.

Как можно заметить на рисунке 2, наибольшее смещение оттенков происходит в группах цветов от синего от пурпурного и от желтого до голубого. Желтый — красный наименее подвержены выцветанию под воздействием УФ-излучения.

Практически все красители утратили

Рисунок 3 - Изменение яркости L

первоначальную яркость, что видно из рисунка 3. Но наибольшие изменения произошли в группе «желтый — голубой» (в сторону потемнения). В итоге реакция разных красителей на УФ-облучение распределилась следующим образом: Группа цветов от синего до пурпурного незначительно осветлилась, в большей степени сместился оттенок. Группа «красный — оранжевый» практически без изменений. Колебания яркости незначительные (в сторону осветления), изменение оттенка незначительно. От желтого до голубого наблюдается потеря цветности и потемнение красителей. Ниже приведена сводная диаграмма (рисунок 4) по изменению (dE) цветовых полей шкалы, облученной УФ-лампой.

Рисунок 4 - Общее изменение цвета полей шкалы (dE), напечатанной водорастворимыми чернилами Claria

Таким образом, наиболее подвержена выцветанию группа цветов от синего до пурпурного красители этой группы в наибольшей степени изменили отенок и яркость. Несколько в меньшей степени - «желтый-зеленый», главным образом из-за потемнения.

В системе струйный плоттер Сanon imagePROGRAF iPF5100 / пигментные чернила LUCIA / глянцевая бумага Сanon

большая часть тонов теряет цветность, смещаясь сторону нейтрального. Отдельного внимания заслуживает группа «зелено-желтый — оранжевый» - при выцветании они становятся еще более желтыми( рисунок 5).

Рисунок 5 - Изменение цвета a*b*:1-исходные цвета;2-после УФ-облучения в системе струйный плоттер Сanon imagePROGRAF iPF5100 / пигментные чернила LUCIA / глянцевая бумага Сanon

Все без исключения красители Canon при выцветании потеряли яркость. Причем желтый краситель и группа его наибольшего влияния (от зеленого до оранжевого) сильнее всего потемнели (и в то же время сместилась в сторону желтого — см. рисунок 5.). Ниже приведена сводная диаграмма Таким образом, слабое место чернил Canon — это желтый краситель, меняющий оттенок под воздействием ультрафиолетового излучения. по изменению (dE) цветовых полей шкалы, облученной УФ-лампой. Значительные изменения произошли и в группе цветов «синий-

пурпурный».

Рисунок 6 - Общее изменение цвета полей шкалы (dE), напечатанной чернилами Canon

При ультрафиолетовом воздействии большая часть цветов (от голубого до оранжевого) темнеет, но сохраняет правильный оттенок. Сине-пурпурная группа цветов теряет цветность при незначительной уменьшении яркости. Слабое звено — пурпурный краситель. Видно, что смещение оттенка (рисунок 7) в сторону синих тонов cкорее всего, в значительной степени именно разрушением пурпурного красителя.

  Рисунок 7 - Изменение цвета a*b*:1-исходные цвета;2-после УФ-облучения в случае системы струйный плоттер Еpson Stylus Pro 9600 / пигментные чернила Epson UltraChrome / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper.

На рисунке 8. приведена сводная диаграмма и по изменению (dE) цветовых полей шкалы, облученной УФ-лампой. Расчет dE еще более наглядно показывает уязвимость пурпурного красителя Ультрахром К3 для УФ-воздействия. Синие оттенки также сильно повреждаются УФ-излучением, но в основном в сторону потери цветности, а не смещения цветового оттенка.

Рисунок 8 - Общее изменение цвета полей шкалы (dE), напечатанной пигментными чернилами УльтраХром.

Несколько потеряли цветность пурпурно-сине-красная часть цветов (без смещения оттенка). Единственное более-менее заметное изменение (см. рисунок 9) — некоторое потемнение желтого красителя и группы его влияния (зеленые и оранжевые). Ниже приведена сводная диаграмма по изменению (dE) цветовых полей шкалы, облученной УФ-лампой.

Рисунок 9-Изменение цвета a*b*: 1-исходные цвета; 2-после УФ-облучения в случае системы мини-фотолаборатория FRONTIER 550/ процесс RA-4 / глянцевая цветная галогенсеребряная фотобумага Фуджи Кристалл Архив.

Все цвета примерно одинаковой степени и незначительно выцветают (см. рисунок 10), при этом нет возможности выделить какие-то ощутимые смещения тонов или яркостей.

Рисунок 10-Общее изменение цвета полей цветной шкалы (dE), напечатанной на цветную галогенсеребряную фотобумагу в мини - фотолаборатории Fuji.

Характерно, сама фирма Fujifilm гарантирует стабильность красителей на данной бумаге всего лишь в течение 35 лет. Однако, именно эта система оказалась в наименьшей степени подверженной влиянию ультра-фиолетового излучения. Следующая из рассматриваемых систем состоит из плоттера HP Designjet Z3100 , пигментных чернил HP Vivera и глянцевой бумаги HP для печати фотоизображений.

  Рисунок 11 - Изменение цвета a*b*: 1-исходные цвета;2-после УФ-облучения при использовании системы струйный плоттер HP Designjet Z3100 / пигментные чернила HP Vivera / Глянцевая бумага HP для печати фотоизображений.

Эта система (см. рисунок 11 и 12) продемонстрировала высокую устойчивость красителей к выцветанию и внушительный цветовой охват.

Ниже приведена сводная диаграмма по изменению (dE) цветовых полей шкалы, облученной УФ-лампой.

Рисунок 12- Общее изменение цвета полей шкалы (dE), напечатанной пигментными чернилами HP Vivera

Однако устойчивость красителей на базе HP всё же ниже чем у галогенсеребряного цветного процесса Fuji.

  Рисунок 13 - Изменение цвета a*b*: 1-исходные цвета; 2-после УФ-облучения при использовании системы cтруйный принтер Еpson R270 / водорастворимые чернила RDM / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper.

Под воздействием ультрафиолетового излучения существенно выцвели все цвета, образованные голубым и пурпурным красителями (см. рисунок 13). Не изменился только чисто желтый цвет.

  Рисунок 14 - Изменение цвета a*b*: 1-исходные цвета; 2-после УФ-облучения при использовании системы cтруйный принтер Еpson R270 / водорастворимые чернила HiVision / глянцевая бумага Еpson Premium Glossy Photo Paper.

Большее выцветание красителей наблюдается только у системы с чернилами RDM

Для того чтобы сделать выводы по результатам проведенных исследований численные значения, отражающие изменение dE по каждому цвету, сгруппируем в таблицу 3 и введем суммарный показатель dE по каждому из образцов. Чем меньше его значение - тем лучше данный образец переносит воздействие ультрафиолетового излучения.

Таблица3-Изменение цвета полей шкалы (dE)
в результате воздействия УФ - излучения

	Claria	Canon	U. CH.	Fuji	HP	HiVis	RDM
красный	1,77	2,21	7,20	1,99	2,19	6,01	3,14
оранжевый	0,75	4,68	2,02	1,48	2,07	5,13	7,48
желтый	2,85	5,82	2,92	2,17	2,83	4,63	2,51
желто-зеленый	2,95	3,25	2,27	1,87	3,09	3,70	3,26
зеленый	4,51	3,22	2,03	1,93	2,68	3,27	3,71
зелено-голубой	3,60	2,28	1,90	1,67	3,08	2,57	3,63
голубой	2,29	2,79	2,64	1,35	2,92	3,35	3,33
сине-голубой	4,15	2,69	4,85	1,34	3,47	7,95	14,44
синий	5,34	3,68	3,81	2,64	3,01	6,17	12,75
пурп-синий	5,31	4,37	5,33	2,28	3,15	13,10	14,57
пурпурный	5,67	2,40	2,90	2,06	2,18	14,05	18,50
пурп-красный	5,11	1,76	3,12	1,28	1,65	5,87	5,97
красный	1,77	2,21	7,20	1,99	2,19	6,01	3,14
Сумма dE	46,07	41,36	48,19	24,05	34,51	81,81	96,43

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты, проведенных нами исследований, свидетельствуют о том, что выцветанию подвержены все красители в той или иной мере. Для некоторых красителей (таких как Canon, Claria, Ultrachrom ) наблюдается изменение яркостной составляющей при общем сохранении цветового тона или незначительном смещении в нейтральную сторону (потеря цветности). Другие же красители кроме изменения яркости дают смещение цветового оттенка в сторону смежных цветов. К таким чернилам следует отнести чернила обоих корейских производителей. В общем наблюдается следующая тенденция: ультрафиолетовое облучение приводит к потемнению изначально ярких цветов (желтые, оранжевые, голубые, зеленые), темные тона — группа синего и пурпурного красителя — в меньшей степени теряет в яркости, но чаще изменяют цветовой оттенок. Это явление наблюдается в той или иной степени у всех чернил. Исследования, проведенные нами для четырех систем на одной и той же бумаге, привели к столь разным результатам, и свидетельствует о том, что решающим фактором в сопротивляемости изображения к выцветанию всё-таки является тип применяемых чернил.

Экспериментальные данные свидетельствуют, что бесспорным лидером по устойчивости красителей к выцветанию под действием УФ-излучения остается все же традиционный галогенсеребряный процесс на цветной фотобумаге (процесс RA-4). Результаты наших исследований позволят усомниться в правдивости рекламных заверений фирм-изготовителей чернил сохранить в течение 100 и более лет в первозданном виде отпечатки, выполненные на струйных принтерах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Брилл Т. Свет. Воздействие на произведения искусства. М. Мир 1983г.

2. Фершильд. Модели цветового восприятия. Рочестер 2004г.