저자: V. S. 유덴코프, P. E. 술림
수록: 『시스템 분석 및 응용 정보학』 1호, 2020년
소속: 벨라루스 국립기술대학교(BNTU)
초록
텍스트 및 이미지 정보의 재현을 자동화하는 새로운 디지털 기술의 등장은 디지털 인쇄의 발전을 이끌었다. 디지털 인쇄란 컴퓨터로 해당 코드 형태로 제작한 원본을 바탕으로 인쇄 장치에서 출력물을 얻는 기술이다. 디지털 인쇄 기술 중 하나가 ‘computer-to-press’ 방식이며, 이 방식의 대표적인 장치가 리소그래프다. 리소그래픽 인쇄의 품질은 오프셋 인쇄보다 낮고, 텍스트는 중간 수준의 선명도로 인쇄되며, 이미지는 오래된 신문 사진처럼 보여 특별한 사전 처리가 필요하다. 그러나 리소그래프는 50~1,000매의 소·중형 인쇄 부수에 있어 비용 효율이 가장 높은 솔루션이다. 인쇄소에서 리소그래픽 인쇄의 광범위한 활용이 늘어남에 따라, 인쇄 품질을 유지하면서 장비의 처리 속도를 높일 필요성이 커지고 있다. 리소그래픽 인쇄 품질 향상을 위해서는 원본 레이아웃의 초기 지표(선명도, 하프톤 전달의 정확도, 대비)를 형성하는 방법의 개발이 요구된다. 이와 동시에, 리소그래프 인쇄로 얻는 고품질 이미지의 결과는 용지 표면의 미세 기하학적 구조 및 물리·기계적 특성에 영향을 받는다. 인쇄물의 잉크 레이어 광학 밀도는 대체로 용지 구조, 특히 흡수성과 다공성에 의해 결정된다. 인쇄물에서 고품질 이미지를 얻으려면 원본 레이아웃 조정뿐 아니라, 리소그래프 인쇄에서 최상의 결과를 도출할 수 있는 용지를 선별해야 한다. 리소그래프는 품질 면에서 복사기와 레이저 프린터의 중간에 해당하므로, 레이저 출력물이 품질 기준으로 설정된다. 리소그래픽 인쇄물의 품질 과제 중 하나는 이를 레이저 인쇄 수준까지 높이는 것이다.
핵심어: 용지, 인쇄 품질, 하이브리드 스크리닝, 스텐실 인쇄, 리소그래프
서론
리소그래프 인쇄기는 ‘computer-to-press’ 기술로 작동하며, 디지털 정보 처리 방식과 스텐실(공판) 방식의 잉크 도포를 결합한다. 컴퓨터를 인터페이스 보드를 통해 리소그래프에 연결하면 디지털 데이터가 입력될 때 용지에 인쇄물을 출력할 수 있다. 리소그래픽 인쇄물의 품질—선명도, 대비, 노이즈, 하프톤 이미지 전달의 정확도—은 다음 두 가지 요소에 의해 영향을 받는다: 스크리닝 방식과 소모품의 품질. 「텍스트」, 「그래프」, 「윤곽 드로잉」, 「사진」 등의 이미지 유형을 인쇄하기 위한 기초가 되는 것이 원본 레이아웃이다. 인쇄 전송 전, 원본 레이아웃은 컴퓨터에서 리소그래프의 래스터 프로세서로 전달된다. 리소그래프 표준 드라이버 설정에는 주기적(periodic) 및 비주기적(non-periodic)의 두 가지 래스터 유형이 내장되어 있으나, 이 두 방식이 항상 충분한 이미지 품질을 보장하지는 않는다. 따라서 이미지 품질 향상을 위해 하이브리드 스크리닝 방식을 추가로 검토할 것을 권장한다. 본 연구에서 제안한 하이브리드 스크리닝은 주기적 방식과 비주기적 방식을 동시에 결합한다.
또한, 다양한 스크리닝 방식에서 인쇄물의 품질을 분석하기 위해 인쇄 이미지의 기재(基材)인 용지의 영향을 검토하는 것이 유효하다.
리소그래프 출력에 사용되는 용지는 46g/㎡~210g/㎡의 필기용지(GOST 18510-87) 및 오프셋 용지(GOST 9094-89)이다. 다양한 특성의 용지를 사용하려면 선명도, 대비, 하프톤 이미지 전달의 정확도 면에서 최적의 이미지 품질을 제공하는 최적 종류 및 등급 결정을 위한 추가 연구가 필요하다.
본론
선행 연구[1–3]에 따르면, 「사진」 유형(그림 1)과 「그래프」 유형(그림 2) 이미지 인쇄에는 하이브리드 스크리닝 방식이 적합하다. 이 방식은 이미지의 세밀한 구조적 작업을 가능하게 하여 해상도를 높인다. 한편, 「윤곽 드로잉」 유형에는 주기적 스크리닝(그림 3)—그래픽 정보를 더 완전하게 표현하기 때문—을, 「텍스트」 유형에는 비주기적 스크리닝(그림 4)을 사용하는 것이 권장된다.
리소그래픽 인쇄물의 선명도와 하프톤 전달 정확도를 향상시키기 위해서는 선형 필터(라플라시안, 언샤프, 소벨, 프레윗)를 적용하여 처리하고, 이미지 노이즈 억제를 위해서는 비선형 필터(medfilter, admedian)를 사용해야 한다(그림 5). 이를 통해 선명도와 하프톤 전달의 정확도가 높은 이미지를 얻을 수 있도록 원본 레이아웃을 구성할 수 있다.
인쇄 이미지 결과물의 최종 매체는 용지이다. 리소그래프 인쇄에서 용지의 품질 특성 지표는 다음과 같다: 용지 구성, 규격 및 중량, 섬유 배향 방향, 다공성, 불투명도, 백색도.
본 연구의 목적은 용지 특성이 리소그래픽 인쇄물의 대비, 선명도, 하프톤 전달 정확도에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 인쇄물 품질 연구는 6종의 용지(표 1 참조)를 사용하여 수행되었다. 인쇄는 EZ371 모델 리소그래프로 시행하였다. 용지 샘플의 두께는 TNB-1-A 두께 측정기(ISO 534, GOST 27015-86)로 각 샘플 10개 지점을 측정하여 평균값을 산출했다. 용지 백색도는 KOLIR 광도계로 측정하였으며, 거칠기는 벤트슨(Bendtsen) 방법(1분간 공기 흐름량)으로, 사이징(sizing) 정도는 잉크 획 방법으로 결정하였다.
용지 종류별 특성표
| 특성 | 샘플 1 | 샘플 2 | 샘플 3 | 샘플 4 | 샘플 5 | 샘플 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 두께 (mm) | 102 | 146 | 81 | 91 | 80 | 170 |
| 중량 (g/㎡) | 80 | 120 | 65 | 75 | 50 | 195 |
| 백색도 (%) | 81.63 | 85.49 | 74.11 | 68.71 | 58.21 | 84.33 |
| 거칠기 (ml/min) | 344 | 320 | 117 | 176 | 175 | 14 |
| 사이징 정도 (mm) | 1.5 | 0 | 3 | 0 | 1.5 | 0 |
리소그래픽 인쇄물 품질 평가를 위해 하프톤 이미지 재현, 환형·방사형·선형 미르(해상도 측정 패턴)를 사용한 해상도, 2~24포인트의 텍스트 크기를 평가할 수 있는 테스트 스케일을 개발했다.
인쇄는 표 1에 제시된 6종의 용지에 대해 주기적·비주기적·하이브리드 스크리닝 방식을 각각 적용하여 시행하였다.
그림 6은 레이저 인쇄에서 10%, 20%, 30% 잉크 농도로 구현된 테스트 디지털 하프톤 이미지를 700배 확대한 것이다.
그림 6은 레이저 인쇄에서 다양한 잉크 농도로 구현된 테스트 디지털 하프톤 이미지다.
이어서 표준 드라이버와 주기적 스크리닝을 사용하여 리소그래프에서 10%, 20%, 30% 농도로 테스트 이미지를 인쇄한 결과를 연구했다(그림 7).
비주기적 스크리닝에서는 테스트 이미지가 대략 같은 크기의 점들로 구성된 곡선 집합으로 변환된다(그림 8).
제안된 하이브리드 스크리닝 방식에서는 디지털 이미지가 래스터 점으로 변환되며, 확률론적 순서와 주기적 순서로 배열된다(그림 9). 하이브리드 스크리닝에서 30% 잉크 농도일 때, 이미지는 표준 스크리닝 방식에 비해 균일하게 촘촘히 채워진 인쇄 영역으로 나타난다.
다양한 용지를 사용하여 리소그래프로 인쇄할 때의 결과:
- 샘플 5 (50g/㎡): 리소그래프 내부에서 구겨지거나 찢어지거나 말리는 현상 발생, 인쇄 품질 낮음
- 샘플 2 (120g/㎡): 용지 공급 시 간격 조정 필요. 다만 기계적 강도가 높아 책 표지·소책자 표지 인쇄에 이상적이며 인쇄 품질은 높음
- 샘플 6 (200g/㎡): 잉크가 용지에 흡수되지 않고 표면에만 남아 번짐 현상 발생, 품질 낮음
- 샘플 3 (65g/㎡), 샘플 4 (75g/㎡), 샘플 1 (80g/㎡): 최상의 인쇄 품질. 단, 샘플 3은 단면 인쇄 전용 권장—양면 인쇄 시 잉크가 이면까지 투과됨
잉크 레이어가 용지 표면에 균일하게 분포되는 것은 이미지 형성의 핵심 조건이다. 이러한 품질은 하이브리드 스크리닝(그림 10)을 적용하고 백색도 81.63%(샘플 1) 및 85.49%(샘플 2)의 용지를 사용할 때 가장 잘 나타난다. 14pt 텍스트 크기에서의 분석 결과(그림 10a~c), 표준 드라이버 설정과 비주기적 스크리닝(그림 10b)을 적용한 텍스트 이미지가 가장 높은 품질을 나타냈다.
결론
「사진」 및 「그래프」 유형 이미지에서 가장 높은 인쇄 품질은 하이브리드 스크리닝 + 샘플 1 용지(거칠기 344ml/min, 표면 구조가 발달된 용지) 조합에서 달성된다. 이 용지는 잉크와 입체적으로 결합하여 최고의 대비, 선명도, 하프톤 전달 정확도를 제공한다. 반면 샘플 3과 샘플 6은 거칠기가 낮아 잉크 레이어가 용지 표면에 고착되지 않으므로 리소그래픽 인쇄에는 적합하지 않다.
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접수: 2019년 12월 30일 | 수정 완료: 2020년 3월 1일 | 게재 확정: 2020년 3월 1일
저자 정보
- 유덴코프 빅토르 스테파노비치 — 공학박사(PhD), 벨라루스 국립기술대학교(BNTU) 정보시스템 및 기술 소프트웨어학과 부교수. E-mail: vsjudenkov@bntu.by
- 술림 파벨 예브게니예비치 — 공학 석사, 벨라루스 국립공과대학교(BSTU) 인쇄 장비 및 정보처리 시스템학과 조교. E-mail: sulim@belstu.by
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