Spektrofotometr (Spectrophotometer – wbudowany, zewnętrzny)

Spektrofotometr (Spectrophotometer) to precyzyjny przyrząd pomiarowy używany do ilościowej analizy światła w funkcji jego długości fali (czyli do pomiaru widma). W kontekście zarządzania kolorami (color management) i druku wielkoformatowego (LFP), spektrofotometry są kluczowym narzędziem do obiektywnego mierzenia właściwości barwnych nośników druku (print media), wydrukowanych próbek kolorów oraz czasami źródeł światła. Dane uzyskane ze spektrofotometru są niezbędne do tworzenia dokładnych profili ICC (ICC profiles) dla drukarek i monitorów, a także do kontroli jakości i spójności kolorystycznej w procesie druku.

Zasada działania spektrofotometru:

  1. Źródło światła: Spektrofotometr posiada własne, wewnętrzne, skalibrowane źródło światła (np. lampa halogenowa, ksenonowa, diody LED), które oświetla mierzoną próbkę pod określonym kątem.
  2. Odbicie lub transmisja światła:
    • W przypadku pomiaru próbek nieprzezroczystych (np. wydruk na papierze), urządzenie mierzy widmo światła odbitego od powierzchni próbki (geometria pomiaru może być różna, np. 0°/45° lub d/8° – sfera całkująca).
    • W przypadku pomiaru próbek przezroczystych lub półprzezroczystych (np. folie do podświetleń, atramenty w roztworze), urządzenie mierzy widmo światła przechodzącego przez próbkę.
  3. Rozszczepienie światła (Monochromator): Światło odbite lub przepuszczone jest kierowane do elementu dyspersyjnego (np. siatki dyfrakcyjnej lub pryzmatu), który rozszczepia je na poszczególne składowe widmowe (czyli na światło o różnych długościach fali, np. co 10 nm lub 20 nm w zakresie widzialnym od ok. 380 nm do 730 nm).
  4. Detekcja (Sensor): Szereg fotodetektorów (np. matryca CCD lub CMOS) mierzy natężenie światła dla każdej z tych wąskich pasm długości fali.
  5. Przetwarzanie danych: Wewnętrzny mikroprocesor spektrofotometru przetwarza odczyty z detektorów na dane liczbowe opisujące widmo odbicia/transmisji próbki. Na podstawie tych danych spektralnych, urządzenie (lub podłączone oprogramowanie) może obliczyć różne wartości kolorymetryczne, takie jak:
    • Współrzędne w przestrzeni CIELAB (L*a*b*).
    • Współrzędne w przestrzeni CIEXYZ.
    • Gęstość optyczną (OD) dla poszczególnych filtrów (Status T, Status A itp. – choć do tego celu częściej używa się densytometrów).
    • Różnice kolorów (ΔE – Delta E).

Zastosowania spektrofotometru w druku wielkoformatowym:

  1. Tworzenie profili ICC dla drukarek (Printer Profiling):
    • Jest to najważniejsze zastosowanie. Proces polega na:
      • Wydrukowaniu na docelowej drukarce, atramentach i medium specjalnej planszy testowej (tzw. “targetu”) zawierającej wiele (od kilkuset do kilku tysięcy) precyzyjnie zdefiniowanych pól barwnych (patchy).
      • Pomiarze każdego z tych wydrukowanych pól za pomocą spektrofotometru w celu uzyskania ich rzeczywistych wartości kolorymetrycznych (np. L*a*b*).
      • Specjalistyczne oprogramowanie do profilowania porównuje zmierzone wartości z wartościami referencyjnymi (które powinny były zostać wydrukowane) i na tej podstawie generuje profil ICC, który opisuje, jak dana kombinacja drukarka-atrament-medium reprodukuje kolory.
  2. Kalibracja i linearyzacja drukarki:
    • Przed profilowaniem, spektrofotometr jest używany do pomiaru plansz kalibracyjnych w celu linearyzacji odpowiedzi tonalnej drukarki i ustalenia limitów atramentu.
  3. Kalibracja i profilowanie monitora:
    • Niektóre wysokiej klasy spektrofotometry mogą być również używane do kalibracji i profilowania monitorów (choć do tego celu częściej stosuje się dedykowane kolorymetry, które są tańsze).
  4. Kontrola jakości i spójności kolorystycznej:
    • Regularne pomiary kontrolne wydrukowanych próbek (np. pól kontrolnych, fragmentów prac) pozwalają na monitorowanie, czy drukarka utrzymuje spójność kolorystyczną w czasie i czy wydruki zgadzają się z ustalonym standardem lub wzorcem.
    • Umożliwia weryfikację zgodności kolorów z proofem kontraktowym.
  5. Dopasowywanie kolorów specjalnych (Spot Color Matching):
    • Pomiar fizycznej próbki koloru specjalnego (np. z wzornika Pantone, próbki dostarczonej przez klienta) spektrofotometrem pozwala na uzyskanie jego danych spektralnych lub wartości L*a*b*, które następnie system zarządzania kolorami lub operator RIP próbuje jak najwierniej odtworzyć przy użyciu dostępnych atramentów drukarki.
  6. Charakteryzacja papieru:
    • Pomiar bieli i właściwości optycznych samego nośnika druku (punkt bieli, współczynnik odbicia).

Rodzaje spektrofotometrów:

  • Ręczne (Hand-held Spectrophotometers): Małe, przenośne urządzenia, które użytkownik ręcznie przykłada do kolejnych pól barwnych na wydrukowanej planszy. Wymagają cierpliwości przy pomiarze dużej liczby pól, ale są bardziej uniwersalne. Przykłady: X-Rite i1Pro (obecnie i1Basic Pro), Konica Minolta MYIRO-1.
  • Automatyczne / Skanujące (Automated / Scanning Spectrophotometers):
    • Posiadają mechanizm pozwalający na automatyczne skanowanie (przesuwanie głowicy pomiarowej) całych plansz testowych z wieloma polami. Znacznie przyspieszają proces profilowania.
    • Mogą mieć postać urządzeń stołowych (np. X-Rite i1iO, X-Rite i1iSis) lub być zintegrowane z ploterem tnącym (niektóre systemy print & cut).
  • Wbudowane w drukarkę (Built-in / Embedded Spectrophotometers):
    • Coraz częściej spotykane w wysokiej klasy drukarkach wielkoformatowych LFP. Spektrofotometr jest zintegrowany z karetką głowicy drukującej lub stanowi oddzielny moduł skanujący wewnątrz drukarki.
    • Zalety: Umożliwiają w pełni automatyczną kalibrację i profilowanie bezpośrednio w drukarce, bez potrzeby użycia zewnętrznych urządzeń i oprogramowania. Drukarka sama drukuje planszę, mierzy ją i generuje/aktualizuje profil. Znacząco upraszcza to proces i zapewnia regularne utrzymywanie spójności kolorystycznej.
    • Przykład: Wiele drukarek HP DesignJet (serie Z), Epson SureColor (serie P z opcją SpectroProofer), Canon imagePROGRAF (niektóre modele).

Wybór spektrofotometru:

Wybór odpowiedniego spektrofotometru zależy od potrzeb, budżetu i stopnia automatyzacji wymaganego w przepływie pracy:

  • Dla okazjonalnego profilowania lub kontroli jakości wystarczy dobrej klasy spektrofotometr ręczny.
  • Dla regularnego tworzenia wielu profili lub w środowiskach produkcyjnych, bardziej efektywne będą urządzenia automatyczne/skanujące.
  • Wbudowane spektrofotometry w drukarkach oferują największą wygodę i automatyzację.

Spektrofotometr jest niezbędnym narzędziem dla każdego, kto poważnie podchodzi do precyzyjnego zarządzania kolorami w druku wielkoformatowym. Pozwala on na obiektywną ocenę i kontrolę barwy, co przekłada się na wyższą jakość, spójność i przewidywalność finalnych wydruków.