可變二維碼印制要點研究

摘 要：為了提升可變二維碼的首讀率，提高數據共享效率，更好地發揮可變二維碼數據共享中的作用，特開展可變二維碼印制質量研究。本文采用試驗分析法，研究可變二維碼生成軟件參數設置、承印基材表面處理技術要求、噴印設備控制對其質量等級的影響。確定了可變二維碼印制前承印材料預處理應達到的要求，承印材料光學特性參數不透明度、符號反差、最小邊緣反差預測值。通過優化可變二維碼設計、嚴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量。

關鍵詞：二維碼，設計，基材處理，印制

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

0 引 言

隨著信息技術和自動識別技術的快速發展，二維碼作為產品和服務的數據載體，已經被廣泛地應用在產品追溯、供應鏈管理、快速支付等行業，為經濟社會的發展發揮了重要作用。二維碼因其便捷性、準確性等特點，逐漸在人們生活中地得到了普及和發展[1]。二維碼按照結構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計、承印材料表面處理以及噴印設備選擇要點，探究提升可變二維碼的印制質量方法。

1 可變二維碼符號的設計

條碼技術是基于編碼圖形的標識技術，根據規則將字符轉換為一定尺寸的條、空模塊陣列構成的條碼符號圖形。矩陣式二維碼符號的設計是通過計算機軟件來實現的。條碼符號的設計主要包括三個方面的內容，包括根據印制設備的特性選擇適合的模塊寬度、符合識讀設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、印制設備、承印材料的不同，二維碼符號的實際尺寸與設計尺寸會發生偏差，也就是產生增益（或減少）。矩陣式二維碼的印刷增益（或減少）會對條碼符號質量等級產生影響。以二維碼（Two-dimensional bar code）為測試對對象，調整二維碼符號最小單元增益（減少）量，軟件調整頻次為每次增加或減少一個像素點，采用企業常用的分辨率為300 dpi噴碼設備，在不干膠標簽上印制二維碼符號。使用二維碼符號，并用檢測設備對條碼符號進行檢測，得出如下結論（具體見表1）。隨著可變二維碼符號印刷增益（減少）變化，符號的質量等級開始變化，首先是符號的調制比和模校調制比發生變化，增益（或減少）量進一步增大，符號的固有圖形污損參數也出現不合格的情況。

1.2 可變二維碼的顏色設計要求

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準要求是二維碼設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，檢測結果顯示符號反差、固有圖形污損、調制比等多項參數不合格。

1.3 可變二維碼符號的位置要求

可變二維碼的設計可以參照GB / T 142 57—2009[3]相關的要求放置，符號位置的基本原則是相對統一、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。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]規定了二維碼質量等級測定的方法，并確定了二維碼檢測參數。光學特性參數是評定二維碼符號質量的重要依據，包裝材料的光學特性直接影響條碼符號的印制質量。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特性參數，又可以評估生成軟件、噴碼設備印制的適宜性。

2.1 不透明度的確定

從條碼符號的識讀原理知道，條碼符號的質量等級與光學特性參數有密切的關系，而光學特性參數與包裝基材的不透明度有密切的關系，因此，在使用新材料印制二維碼符號時，應對條碼符號的印制基材的不透明度進行測定。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 符號反差預測

預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）區域的樣品進行測量。在條碼符號中，R max一般處在空白區內，因此，為了模擬空白區的條件，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。二維碼符號的最高反射率會出現在符號中間反射率高（或亮）區域或是符號的四周，最低反射率會出現在符號最大的暗區域模塊上。符號反差分級見表3。

符號反差的預測值可以按公式（2）計算：

SC `=R max-R min （ 2）

2.3 最小邊緣反差預測

最小邊緣反差一般出現在二維碼圖案窄單元模塊反轉處，處于“亮單元”和“暗單元”的結合部。最小邊緣反差除了可以反映條碼符號的反射率參數外，還可以反映出條碼符號生成軟件的精度、印制設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，編制多個模塊標準值（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。若產品帶有外包裝，且包裝不透光度良好、適宜噴墨印制時，優先選用噴墨印刷機。若直接在產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行二維碼的印制。

3.1 噴碼印制設備

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行印刷油墨[5]。噴碼機按墨滴形成原理分為熱發泡噴墨機、壓電UV噴墨、靜電噴墨和聲波噴墨，其中應用較為廣泛的是熱發泡式和壓電式。

噴墨打印機所處環境的溫度、氣壓、氣流狀態、氣體潔凈度、水氧含量等參數要求很高[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]提出了二維碼生產階段，油墨、印版、工藝等生產過程中的注意事項?？勺兌S碼噴碼印制設備的關鍵點在于：

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

（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）調整好噴碼設備的壓力，如印制過程中出現污漬、脫墨等現象，及時查找原因。

（4）及時清理噴頭，保證噴頭干凈、整潔。

3.2 激光刻印設備

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

使用激光刻印方式印制二維碼應注意：

（1）根據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）調整好激光刻印機與產品的距離，保證刻印設備焦點處于適宜位置，保證刻印的質量。

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

4 結 語

物聯網、大數據、智能制造的快速發展，使產品追溯的應用領域更加廣泛，應用的擴展將推進二維碼印制技術的進步。隨著技術的變革與發展，可變二維碼印制方式必將發生變化，越來越多的新技術和方法會出現，質量等級也會有質的提升。

參考文獻

[1]關偉哲，陳廷勇.二維碼在手機銀行中的應用[J].信息技術與信息化，2014（9）：146-147.

[2]周廣亮.如何實現二維碼的完美印制？ [ J ] . 印刷技術，2018（1）：35-38.

[3]全國物流信息管理標準化委員會.商品條碼 條碼符號放置指南：GB/T 14257—2009[S].2009.

[4]全國物流信息管理標準化委員會.二維條碼符號印制質量的檢驗：GB/T 23704—2017[S].2017.

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[6]李奇，周川堰，林書穎，等.印刷式OLED噴墨打印裝備微環境控制關鍵技術研究[J].工業技術創新，2023（2）：55-62

[7]江豐邑.定制化工產品工藝之三劍客——網印、噴墨與噴砂工藝的融合與發展[J].絲網印刷，2023（5）：31-39.

[8]王靜，李俊，崔美靈，等.卷煙盒包裝二維條碼質量現狀評估及提升建議[J].包裝工程，2022（13）：305-311.

[9]李高洋，向孝建，徐慧，等.淺談鋁合金鑄造毛坯的激光刻字工藝[C]//重慶鑄造行業協會，重慶市機械工程學會鑄造會.2022重慶市鑄造年會論文集.2022：3.

作者簡介

牛文慧，本科，高級工程師，研究方向為標準化、商品條碼印制質量與檢驗。

（責任編輯：張瑞洋）