摘 要：為了提升可變二維碼的首讀率，提高數(shù)據(jù)共享效率，更好地發(fā)揮可變二維碼數(shù)據(jù)共享中的作用，特開展可變二維碼印制質(zhì)量研究。本文采用試驗分析法，研究可變二維碼生成軟件參數(shù)設(shè)置、承印基材表面處理技術(shù)要求、噴印設(shè)備控制對其質(zhì)量等級的影響。確定了可變二維碼印制前承印材料預(yù)處理應(yīng)達(dá)到的要求，承印材料光學(xué)特性參數(shù)不透明度、符號反差、最小邊緣反差預(yù)測值。通過優(yōu)化可變二維碼設(shè)計、嚴(yán)格承印材料表面處理和控制噴碼過程，可有效提升可變二維碼印制質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：二維碼，設(shè)計，基材處理，印制

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.07.021

0 引 言

隨著信息技術(shù)和自動識別技術(shù)的快速發(fā)展，二維碼作為產(chǎn)品和服務(wù)的數(shù)據(jù)載體，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品追溯、供應(yīng)鏈管理、快速支付等行業(yè)，為經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。二維碼因其便捷性、準(zhǔn)確性等特點，逐漸在人們生活中地得到了普及和發(fā)展[1]。二維碼按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為層排式和矩陣式兩種二維碼。本文以矩陣式可變二維碼為研究對象，采用試驗分析法，探究可變二維碼符號設(shè)計、承印材料表面處理以及噴印設(shè)備選擇要點，探究提升可變二維碼的印制質(zhì)量方法。

1 可變二維碼符號的設(shè)計

條碼技術(shù)是基于編碼圖形的標(biāo)識技術(shù)，根據(jù)規(guī)則將字符轉(zhuǎn)換為一定尺寸的條、空模塊陣列構(gòu)成的條碼符號圖形。矩陣式二維碼符號的設(shè)計是通過計算機(jī)軟件來實現(xiàn)的。條碼符號的設(shè)計主要包括三個方面的內(nèi)容，包括根據(jù)印制設(shè)備的特性選擇適合的模塊寬度、符合識讀設(shè)備性能的顏色搭配和便于掃描識讀的放置位置。

1.1 可變二維碼的尺寸要求

因二維碼生成軟件、印制設(shè)備、承印材料的不同，二維碼符號的實際尺寸與設(shè)計尺寸會發(fā)生偏差，也就是產(chǎn)生增益（或減少）。矩陣式二維碼的印刷增益（或減少）會對條碼符號質(zhì)量等級產(chǎn)生影響。以二維碼（Two-dimensional bar code）為測試對對象，調(diào)整二維碼符號最小單元增益（減少）量，軟件調(diào)整頻次為每次增加或減少一個像素點，采用企業(yè)常用的分辨率為300 dpi噴碼設(shè)備，在不干膠標(biāo)簽上印制二維碼符號。使用二維碼符號，并用檢測設(shè)備對條碼符號進(jìn)行檢測，得出如下結(jié)論（具體見表1）。隨著可變二維碼符號印刷增益（減少）變化，符號的質(zhì)量等級開始變化，首先是符號的調(diào)制比和模校調(diào)制比發(fā)生變化，增益（或減少）量進(jìn)一步增大，符號的固有圖形污損參數(shù)也出現(xiàn)不合格的情況。

1.2 可變二維碼的顏色設(shè)計要求

矩陣式二維碼不同于一維條碼和行排式二維碼的顏色搭配要求，它可以是在淺色背景下的深色圖形，也可以是深色背景下的淺色圖形，但必須保證兩種顏色有足夠的色差。顏色搭配對條碼的反射率的最大值和印刷對比度有很大影響。反差最大化原則與滿足標(biāo)準(zhǔn)要求是二維碼設(shè)計要掌握的重要原則[2]。特別注意，金色和銀色不能做可變二維碼的圖案，也不能作為可變二維碼的背景顏色。實驗室檢測金色或銀色圖案的可變二維碼，檢測結(jié)果顯示符號反差、固有圖形污損、調(diào)制比等多項參數(shù)不合格。

1.3 可變二維碼符號的位置要求

可變二維碼的設(shè)計可以參照GB / T 142 57—2009[3]相關(guān)的要求放置，符號位置的基本原則是相對統(tǒng)一、不易變形、便于掃描識讀，距離邊緣不少于8 mm，不大于100 mm。如果同一個包裝上出現(xiàn)兩個以上的符號，條碼宜上下放置，可變二維碼供人識別的字符放置在符號的右側(cè)。矩陣式二維碼顏色搭配見表2。

2 包裝基材表面處理要求

GB/T 23704—2017[4]規(guī)定了二維碼質(zhì)量等級測定的方法，并確定了二維碼檢測參數(shù)。光學(xué)特性參數(shù)是評定二維碼符號質(zhì)量的重要依據(jù)，包裝材料的光學(xué)特性直接影響條碼符號的印制質(zhì)量。對包裝材料適宜性評估可以從包裝基材不透明度、符號反差、最小邊緣反差三個方面入手，這樣既可以評價承印基材的光學(xué)特性參數(shù)，又可以評估生成軟件、噴碼設(shè)備印制的適宜性。

2.1 不透明度的確定

從條碼符號的識讀原理知道，條碼符號的質(zhì)量等級與光學(xué)特性參數(shù)有密切的關(guān)系，而光學(xué)特性參數(shù)與包裝基材的不透明度有密切的關(guān)系，因此，在使用新材料印制二維碼符號時，應(yīng)對條碼符號的印制基材的不透明度進(jìn)行測定。如果印刷基材的不透明度為0.85或是更大時，那么高對比的干擾圖形透映的影響可以忽略。如果不透明度小于0.85，測量符號不確定時應(yīng)在符號的底部襯上均勻的深色平面，襯底的表面反射率要小于5%，測定包裝基材的反射率R 2；同時，在符號的底部襯上均勻的深色平面，襯底的表面反射率要大于89%，測定包裝基材的反射率R 1。

印刷基材不透明度按公式（1）計算：

不透明度=R 2/R 1 （1）

式中：

R 1——印刷基底襯上一個反射率為89%，或更高的白平面時的反射率；

R 2——印刷基底襯上一個反射率為5%或更低的黑平面時的反射率。

2.2 符號反差預(yù)測

預(yù)測符號反差需要對能模擬出最終印制二維碼符號的最高反射率（R max）和最低反射率（R min）區(qū)域的樣品進(jìn)行測量。在條碼符號中，R max一般處在空白區(qū)內(nèi)，因此，為了模擬空白區(qū)的條件，可以制作一個模塊寬度最大（0.743 mm）的二維碼符號，或在符號的四周保留10X尺寸的空白區(qū)。二維碼符號的最高反射率會出現(xiàn)在符號中間反射率高（或亮）區(qū)域或是符號的四周，最低反射率會出現(xiàn)在符號最大的暗區(qū)域模塊上。符號反差分級見表3。

符號反差的預(yù)測值可以按公式（2）計算：

SC `=R max-R min （ 2）

2.3 最小邊緣反差預(yù)測

最小邊緣反差一般出現(xiàn)在二維碼圖案窄單元模塊反轉(zhuǎn)處，處于“亮單元”和“暗單元”的結(jié)合部。最小邊緣反差除了可以反映條碼符號的反射率參數(shù)外，還可以反映出條碼符號生成軟件的精度、印制設(shè)備的性能以及油墨相對于包裝材料的吸附特性。測算最小邊緣的方法是，編制多個模塊標(biāo)準(zhǔn)值（0.495 mm）的二維碼符號，取二維碼符號橫向位置，使用掃描曲線分析法，預(yù)測出該條碼符號最小邊緣反差的值。其計算公式為：

EC `=R s-R b （ 3）

式中：

R s——相鄰亮單元的反射率；

R b——相鄰暗單元的反射率。

3 可變二維碼的印制

可變二維碼的印制可承印材料的不同，通過噴墨或激光刻印的方式實現(xiàn)。若產(chǎn)品帶有外包裝，且包裝不透光度良好、適宜噴墨印制時，優(yōu)先選用噴墨印刷機(jī)。若直接在產(chǎn)品或材料上印制可變二維碼，且承印材料表面油墨吸附性差，可以考慮使用激光刻印的方式進(jìn)行二維碼的印制。

3.1 噴碼印制設(shè)備

噴墨印刷是一種無接觸、無印版、無壓力的印刷方式，能夠在不同的承印物表面或曲面進(jìn)行印刷油墨[5]。噴碼機(jī)按墨滴形成原理分為熱發(fā)泡噴墨機(jī)、壓電UV噴墨、靜電噴墨和聲波噴墨，其中應(yīng)用較為廣泛的是熱發(fā)泡式和壓電式。

噴墨打印機(jī)所處環(huán)境的溫度、氣壓、氣流狀態(tài)、氣體潔凈度、水氧含量等參數(shù)要求很高[6]。噴墨式印刷高速模式對紙張與塑料膜表面材料要求也較高[ 7 ]。王靜等[8]提出了二維碼生產(chǎn)階段，油墨、印版、工藝等生產(chǎn)過程中的注意事項?？勺兌S碼噴碼印制設(shè)備的關(guān)鍵點在于：

（1）綜合考慮噴碼設(shè)備的像素點大小與生成軟件尺寸的關(guān)系，確?？勺兌S碼最小單元的尺寸是噴碼設(shè)備像素點的等于或是接近設(shè)備的整數(shù)倍。

（2）確保承印材料的不透光度滿足可變二維碼印制的要求，噴印可變二維碼前，對承印材料做噴印適宜性分析。

（3）調(diào)整好噴碼設(shè)備的壓力，如印制過程中出現(xiàn)污漬、脫墨等現(xiàn)象，及時查找原因。

（4）及時清理噴頭，保證噴頭干凈、整潔。

3.2 激光刻印設(shè)備

激光刻印是按照計算機(jī)軟件的指令，使用不同波長的激光束在產(chǎn)品表面進(jìn)行蝕刻，從而形成字符、條碼符號的工藝，其主要應(yīng)用在汽車零部件、醫(yī)療器械標(biāo)識等。該工藝能讓每一個產(chǎn)品的二維碼與各工序的生產(chǎn)工藝、質(zhì)量記錄一一對應(yīng)的綁定、存儲以及識別，從而實現(xiàn)全生產(chǎn)鏈在線質(zhì)量追溯[9]。

使用激光刻印方式印制二維碼應(yīng)注意：

（1）根據(jù)可變二維碼承印材料特性、顏色的不同，選擇合適的波長，確?？逃〉亩S碼符號圖案與承載體有足夠的對比度。

（2）調(diào)整好激光刻印機(jī)與產(chǎn)品的距離，保證刻印設(shè)備焦點處于適宜位置，保證刻印的質(zhì)量。

（3）在產(chǎn)品允許的范圍內(nèi)，可變二維碼的符號尺寸可適當(dāng)放大，可變二維碼尺寸越大，相對精度會越高。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能制造的快速發(fā)展，使產(chǎn)品追溯的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，應(yīng)用的擴(kuò)展將推進(jìn)二維碼印制技術(shù)的進(jìn)步。隨著技術(shù)的變革與發(fā)展，可變二維碼印制方式必將發(fā)生變化，越來越多的新技術(shù)和方法會出現(xiàn)，質(zhì)量等級也會有質(zhì)的提升。

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作者簡介

牛文慧，本科，高級工程師，研究方向為標(biāo)準(zhǔn)化、商品條碼印制質(zhì)量與檢驗。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）