条形码技术发展至今已有50多年的历史了,它具有快速、准确、可靠性强、成本低廉等优点,目前已经成为现代社会重要的信息技术之一,并在商品流通领域中发挥着巨大的作用。近年来,包装印刷企业所承揽的业务中绝大部分都要求印刷条形码,比如食品、饮料、烟、酒、日化洗涤用品、书刊、药品、纺织品等的包装。条形码的印制涉及到多个环节,各环节都直接影响着对条形码的质量及识读性,因此必须要加以关注。下面就商单介绍一下条形码印制过程中应当注意的一些问题。
一、条形码的识读原理
条形码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记, “条”指对光线反射率较低的部分,“空”指对光线反射率较高的部分,这些条和空组成的数据表达一定的信息,而且还能够用特定的扫描设备进行识读并实现数据的输入。
条形码是通过光线照射在条和空上,并产生不同的反射率(也就是条写空的对比度)来进行识读的。这里就需要对条形码的条空印刷对比度(PCS)进行一下简单的介绍。
首先,从概念上来讲,条空印刷对比度(Print Contrast Signal,即PCS)是指条形码的空和条的反射率之差与条的反射率的比率,它是衡量条形码符号的光学指标之一。条形码PCS的计算公式如下:
PCS=(RL-RD)/RL×100%
其中,RL为空的反射率,RD为条的反射率。条的反射率RL越低越好,空的反射率RD越高越好。条形码的PCS值越大,则表明条形码的光学特性越好,识读率就比较高。一般来说,当条形码的PCS值在67%~98%的范围之内时,就能够被条形码扫描设备正确识读。
二、条形码的基本质量要求
首先,从外观上来看,要求条形码表面整洁干净,无明显污垢、皱褶、或残损;墨色均匀,无明显脱墨、污点、断线;条的边缘整齐,无明显弯曲变形;数字、字母、特殊符号印刷完整,清晰。
其次,对于条形码的PCS 值、符号缺陷、条码符号的尺寸误差、印刷公差、边缘粗糙度以及墨层厚度等各项质量指标在许多国家标准中都有具体规定,这里就不一一细述了。
三、条形码设计过程中应注意的问题
1.条形码的颜色搭配
根据条形码的识读原理可知,条形码的颜色选择是有一定的原则的。在设计条形码时要考虑条、空的反射率,尽量提高条形码空和条的印刷对比度(PCS值),确保条形码的可识别性和可读性。
根据光学原理,不同的颜色对光线的反射率也有所不同,一般来说,浅颜色对光线的反射率比较高,而深颜色对光线的反射率却比较低(大部分都被吸收了),因此,可以考虑把白、黄、橙、红等浅色作为条形码的空色,把黑、蓝、棕、绿等深色作为条形码的条色。因为黑色对各种波长的可见光均不反射,而白色却能将各种波长的光都反射回来,所以,黑条白空的条形码是最容易识读的。但值得注意的一点是:由于条形码扫描设备绝大部分采用波长为630~700 um的红光光源,因此,在设计条形码时要尽量避免用红色作为条形码的条线。
下表列出了条形码条和空的颜色搭配及其可用性,在设计条形码时可以作为参考。
当条形码的颜色跟图案底色发生冲突时,可以先将底色挖空,然后再印刷条形码,否则条和空的颜色对比度太小,就会造成扫描器无法识读条形码。举个例子来说,不能直接在深兰、深绿、深棕色的底色上印刷条形码,应当将条形码下面的底色挖空,专门辟出一块白底(或者先印刷白色)来印刷条形码,就可以保证条形码的识读性了。
此外,如果承印物材科采用的是镀铝纸、镀铝膜、金银卡纸或者透明的塑料薄膜,通常是在承印物材料表面上先用白墨打底,然后再印刷条形码(即反白印刷)。
2.条形码的尺寸
条形码印刷尺寸视印刷标纸或包装上可容纳条形码的面积大小及具体印刷条件而定。条形码具有惟一性,所以,在制作和印刷条形码的不能随意改变或者缩小条形码的比例,只要条件允许,应尽量选用条形码的标准尺寸(原大)。如果要对条形码进行放大或者缩小,缩放比例一般控制在80%~200%之间,而且,在缩放条形码的同时还应该相应地对条形码的条宽进行适当的修正。在实际生产过程中,可能会遇到一些小包装产品设计(比如烟标),如果没有足够的地方来放置条形码,可以适当截短条形码的高度,但要求剩余高度不低于原高度的2/3。
表1 条形码的颜色搭配
序号 | 空色 | 条色 | 是否可行
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1 | 白色 | 黑色 | 是
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2 | 白色 | 蓝色 | 是
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3 | 白色 | 绿色 | 是
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4 | 白色 | 深棕色 | 是
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5 | 橙色 | 黑色 | 是
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6 | 橙色 | 蓝色 | 是
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7 | 橙色 | 绿色 | 是
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8 | 橙色 | 深棕色 | 是
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9 | 红色 | 黑色 | 是
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10 | 红色 | 蓝色 | 是
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11 | 红色 | 绿色 | 是
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12 | 红色 | 深棕色 | 是
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13 | 黄色 | 黑色 | 是
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14 | 黄色 | 蓝色 | 是
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15 | 黄色 | 绿色 | 是
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16 | 黄色 | 深棕色 | 是
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17 | 白色 | 黄色 | 否
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18 | 白色 | 橙色 | 否
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19 | 白色 | 金色 | 否
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20 | 白色 | 浅棕色 | 否
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21 | 白色 | 红色 | 否
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22 | 亮绿 | 红色 | 否
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23 | 亮绿 | 黑色 | 否
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24 | 暗绿 | 黑色 | 否
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25 | 暗绿 | 蓝色 | 否
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26 | 蓝色 | 红色 | 否
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27 | 蓝色 | 黑色 | 否
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28 | 金色 | 黑色 | 否
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29 | 金色 | 橙色 | 否
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30 | 金色 | 红色 | 否
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31 | 深棕色 | 黑色 | 否
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32 | 深棕色 | 红色 | 否
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为了获得最佳的扫描识读效果,条形码左右两端还应该留有一定宽度的空白区域(称作静区),静区的宽度通常不应小于6mm(或最小条宽的10倍),而且静区内不能印刷文字、图形或深的颜色。
3.条形码的位置
在设计产品包装或者标签时,一定要将条形码印在方便扫描器识读的位置上,一般放任包装侧面、背面或者标签的底部的平整处,但要避免放在边角、接缝、弯曲处或封口附近。比如袋型包装上的条形码一般放在袋子背面的左下方或右下方;纸盒、纸箱的条形码一般放在侧面;烟标条形码一般放在烟盒的侧面,但由于侧面积较小,需要截去1/3的条形码;书刊的条形码一般情况下都放在书刊封底的左了角;瓶、罐等圆筒型容器上的条形码应当放在空器侧面的下部。
此外,还要考虑到包装或者标签后加工工序的影响,比如在设计三封袋、背封袋时,注意不能将条形码放在包装袋的热封部位和打孔部位;又比如包装盒或标签印刷后要进行模切压痕,就不能把条形码放在模切压痕线的附近,防止因加工不当而引起条形码残缺、曲折,无法识读。
4.条形码的方向
条形码的放置方向要尽量与印刷方向保持一致,使条形码的变形发生在条形码的高度上,而不会影响条形码的宽度尺寸,以保证能够达到最佳的识读精度。但如果产品包装(比如烟标)或者标签比较小的话,也可以将条形码的放置方向旋转90°,使条形码的方向与印刷方向垂直。
四、制版过程中应注意的一些问题
首先,为了弥补印刷中条形码条宽的扩大,保证印刷后得到的正确的条形码尺寸,在制版时必须要对条形码的条宽进行适当修正,即缩小条形码的条宽,条宽的具体缩减量应针对不同的印刷工艺来确定,比如柔版印刷的变形比较大,则柔版印刷条形码的条宽缩减量要大一些。
其次,在胶印和柔印制版中,还要掌握好晒版软片的输出质量、印版的曝光时间、显影时间、定影时间以及显影液和定影药液的浓度和温度,保证条形码的尺寸精度和清晰度,防止条形码发虚或者变形。
如果是制作电雕凹版,除了提高版滚筒的机加工精度和电镀质量外,在电雕时还应当注意条形码的加网线数和角度,要求用较高线数和精细网角进面雕刻,保证条部的网穴能够达到一定的密度和着墨量。
如果采用柔性版方式印刷条形码,在印制高档产品时,当条形码、细小文字尽量不要跟大面积的实地制在同一块上,应该将它们分开制版,即条形码、细小文字放在一块版上,可以较高线数的网纹辊印刷,而把实地部分放在另外一块版上,用较低线数的网纹辊进行印刷,这样既能够保证条形码和细小文字清晰、光洁、不变形,又能够保证实地部分的墨色均匀厚实。
五、条形码印刷过程中应注意的一些问题
印刷是一种比较复杂的过程,它受许多因素的影响,比如印刷设备、承印物材料的性质、油墨的性能以及环境温湿度等。各因素要相互配合才能够印刷出高质量的产品,只要其中之一配合不好,就影响印刷质量,或者会在印刷过程中发生故障。
1.承印物材料
当承印物为纸张、纸板时,要求其必须具有良好的白度、平滑度、光泽度、不透明度、平整度和尺寸稳定性,比如铜版纸、白卡纸。如果材料表面的平整度比较差或者尺寸稳定性比较差,那么印刷出来的条形码就会发生较大的变形或者出现条残缺损现象。
如果承印物材料是塑料薄膜,则要求薄膜的厚度均匀一致,平整度好,两边松紧一致,无荷叶边现象,而且材料表面必须清洁干净、无灰尘、无油污,印刷出来的条形码才能达到较高的质量和精度。如果采用PE、OPP塑料薄膜,由于它们是非极性材料,表面张力小,印刷适性差,印刷之前必须要先进行表面预处理(比如电晕处理),提高材料的四印适性。
2.油墨
首先,必须要选用适当类型的油墨,这是一个大前提。应当根据承印物材料的种类、印刷工艺(胶印、柔印、凹印等)、印刷方式(表印或里印)、印刷品的用途和要求,以及印后加工的特殊要求等来选定相应类型的油墨。比如印纸张的油墨跟印塑料的油墨一般不能混用;凹印、柔印和胶印油墨也不能相互混用:表印和里印两种油墨不能混用。以塑料薄膜印刷为例,如果采用凹印方式印刷,就应当选用塑料凹印油墨,而且,如果采用里印方式的话,就不能用普通的塑料凹印油墨,而应当选用塑料凹印复合油墨;如果是用来包装化妆品和油脂类产品的,还得要求油墨具有一定的耐油性和耐香精的溶解性,而如果用来包装酸性、碱性或其他具有反应性、刺激性的物质,则要求油墨必须具有一定的耐抗性,否则油墨就容易发生反应或者变质;对于蒸煮包装袋,应当选用耐热性能好的蒸煮袋专用油墨进行印刷。
其次,在印刷过程中还要严格控制好油墨的性能和状态,使印刷出来的条形码能够达到最佳质量效果。虽然不同类型油墨的组成、性能和质量指标也有所不同,但是,在条形码印刷过程中,对于油墨性能的调节和控制都不外乎以下几个方面:
(1)油墨的黏度。黏度是油墨应用中最主要的控制指标,由于它直接影响着浓墨的转移性能和印刷品的质量,因此,在条形码印刷过程中对油墨黏度的控制是非常重要的。油墨的黏度过低会造成条形码着墨不匀、条线容易变宽者弊病;反之,如果油墨的黏度过高,则油墨的转移性能比较差,印刷后条形码的条线就比较细甚至断线,而且容易出现糊版等弊病。
(2)油墨的干燥性。选择油墨干燥速度的一般原则是:在印刷机现有的条件下,油墨在进行下一印刷色组之前及进行复卷或堆叠之前应该能够充为干燥,但是在印版上却不能干燥。油墨的干燥速度太快,容易发生干版,影响油墨的转移,有可能会造成条形码有缺损或者墨色不匀。但油墨的干燥速度也不能太慢,否则会发生印刷品背画粘脏现象。
(3)油墨的PH值。PH值是水基油墨的一个重要的指标,它对水基油墨的黏度和干燥性能都有一定的影响,比如在柔性版水基油墨印刷过程中,随着油墨中水分和胺类物质的不断挥发,就会使油墨的PH值下降,黏度升高,使油墨的转移性变差,同时使油墨的干燥速度加快,容易发生堵版、糊版故障。因此,在大批量印刷时,要定时向墨槽中添加适量的 PH值稳定剂,使水基油墨的PH值保持相对的稳定。
(4)油墨的色相和遮盖力要强,与承印物的粘接牢度要好,这样才能保证条形码的条色突出,条和空能够达到一定的印刷对比度。
(5)塑料薄膜表印油墨还要求具有较强的耐磨性和抗刮性,否则,在商品流通过程中就可能由于油墨的脱落而导致条形码残缺不全,从而影响条形码的识读。
3.印刷设备
主要包括印刷压力、印刷张力、印刷速度、干燥温度等工艺条件的严格控制。
(1)掌握好印刷压力。印刷压力过大,油墨容易铺展,条形码的条线容易变粗变觉,甚至糊版;印刷压力太小,传墨量不足,条形码的条容易变细变窄甚至会缺损不全。所以,应当根据不同的印刷方式、油墨性能以及承印物材料的吸墨性能等来设置适当的印刷压力。
(2)张力控制。应当根据承印物材料的种类及其伸缩率来调整张力,比如PE、CPP等伸缩率大的塑料薄膜,张力值应当小一些,防止由于薄膜拉伸而造成条形码的变形;对于纸张或者PET、OPP等伸缩率小的塑料薄膜,张力可以适当地大一些。此外,收卷张力不宜过大,以防条形码变形或者发生背面粘脏故障。
(3)印刷速度要与油墨的干燥速度、油墨的粘度等相匹配。
(4)干燥箱的温度不能太高,否则容易引起承印物材料(尤其是PE薄膜)的收缩变形,从而影响条形码的识读。因此,在设定干燥箱的温度时,必须要综合考虑印刷速度、印刷张力、承印物材料的种类以及印刷图案的大小等因素。
4.环境温湿度区
印刷车间内温湿度的变化对承印物材料(尤其是纸张)和油墨的性能都有一定的影响。环境温湿度对油墨性能影响最大的就是干燥速度,一般来说,温度越高,干燥越快。此外,温湿度还会影响到纸张的含水量和印刷适性,因此,为了保证条形码印刷的一致性,印刷车间内应尽量保持恒温恒湿,减少印刷故障的发生率。通常,印刷车间内的温度一般应该控制任20℃~28℃之间为宜,相对湿度控制在55%~ 60%之间为宜。
六、复合加工中应注意的一些问题
应当注意的是,印后加工工序也会对印刷品及印刷品上的条形码产生一定的影响,比如模切压痕、覆膜、复合或者制袋等,特别是印刷品经复合加工后其表面的颜色会发生一定的变化,很有可能会影响条形码的识读。下面主要来谈一谈复合加工对条形码的影响及预防措施。
首先,要正确选择适当的胶粘剂,胶粘剂的品种一定要跟复合基材的类型相匹配,还要考虑复合包装的最终用途,比如复合铝箔时,要用铝箔专用的胶粘剂;蒸煮食品包装袋复合时要用耐高温蒸煮型胶粘剂。胶粘剂颜色应尽量是无色或浅色,否则也会影响条形码的印刷对比度。此外,要求胶粘剂本身的粘接牢度要好,剥离强度要高,否则会影响包装的复合强度和复合质量。
其次,在复合过程中还应当注意基材的张力控制,一般来说,第一基材多是延伸性较小的 BOPP、PETP或者OPA,而作为第二基材的多数是延伸性大、受热易变形的LDPE、CPP等材料。如果两种基材的张力不协调,特别是第二基材张力太大的话,就会使薄膜发生拉伸,复合后易引起收缩卷曲,严重时会造成皱纹、“隧道” 等现象,从而导致条形码的变形。
第三,要严格控制复合温度和干燥温度,不能太高,否则薄膜材料会产生拉伸变形,影响条形码的精度和识读性。
第四,复合时的压力要适中,压力太大,基材有可能会产生压延变形,压力太小,有可能会出现贴合不够紧密、复合牢度不好,甚至出现小气泡,此外,还要控制好上胶量,并保证涂胶充足、均习,这些都可能会影响到条形码的最终质量。
七、条形码的检测
条形码检测即是对条形码质量进行监管的有效手段。条形码检测器是一种质量控制工具,它不但能识读条形码,还能够对条形码各方面的识读性能进行测量和评价。当读完一个条形码之后,检测器将读入的条形码的质量同一个事先设定的标准相比较,最后判定这个条形码是不是符合该标准。目前,条形码的检测方法主要有以下两种:
1.传统方法。目测条形码的外观,并用检测仪器测量条形码的PCS值和条空的尺寸偏差,如果条、空的尺寸偏差在规定范围之内,而且PCS值在规定的值以上,那么这个条形码就被判定为“合格(Pass)”,否则就判定为“不合格(Fail)”。这种检测方法的缺点就是不太切合条形码实际。
2.美标检测方法。美标检测方法是以美国国家标准委员会(ANSI)制定的条形码质量标准为参考来评价条形码产品质量的。该方法根据条形码的PCS值、ECMIN值(最小边缘对比度)、DECODABLE(解码性)、SC值(条空对比度)、DECODABILITY 解码能力)、DEFECT(缺陷)等各项参数的标准将条形码分为A、B、C、D、 E、F五个质量等级,A级为最好,D 级为最差,F级为不合格,对于印刷行业来说,默认的行现是要求条形码达到C级以上的质量等级。随着条形码技术的发展,美标检测方法得到了广泛的应用,欧洲标准化委员会(CEN)和国际标准化组织(ISO)公布的条形码检测标准中也都采用了这种方法,只是根据具体的情况对它略做了一些修改。
总之,条形码的印制工艺比较复杂,要涉及到设计、制版、印刷、后加工等多道工序,因此,在生产过程中一定要严格控制好各工序的技术和质量,并逐步积累经验,积极探索更好的解决办法,进一步提高条形码的印制质量。
[时间:2003-01-07 作者:马兰 来源:中国印刷]