Streszczenie: Obecnie pojawiły się nowe systemy druku cyfrowego natryskowego przeznaczone do zadruku tektury falistej w technologii post-print. Systemy te ze względu na różne osobliwości konstrukcyjne oferują różną jakość druku. Kod kreskowy jest jednym z ważnych elementów nadruku na opakowaniach z tektury falistej i jego jakość w dużej mierze będzie zależała od jakości nadruku linii. W artykule przedstawiono wyniki badań parametrów jakościowych linii na tekturze falistej wydrukowanych za pomocą wybranych systemów drukowania natryskowego.
Abstract: Currently, new digital ink-jet printing systems have been developed for printing corrugated board in post-print technology. These systems offer different print quality due to different design peculiarities. Bar code is one of the important elements of printing on corrugated board packaging and its quality will largely depend on the quality of the line's print. This article presents the results of testing the quality parameters of lines printed on corrugated board by selected ink-jet printing systems.
Opakowania z tektury falistej są dziś bardzo rozpowszechnione ze względu na swoje właściwości wytrzymałościowe, możliwość wykonywania nadruków i recyklingu. Rola marketingowa opakowań sprawiła, że nadruk na opakowaniach z tektury falistej obecnie jest coraz bardziej atrakcyjny i skomplikowany. Do wykonania nadruków na opakowaniach z tektury falistej stosowane są techniki drukowania klasycznego (fleksograficzna, offsetowa, rotograwiurowa i sitodruk), a z cyfrowych sposobów drukowania stosowane jest drukowanie natryskowe (ink-jet).
Drukowanie natryskowe jest nową techniką stosowaną do zadruku tektury falistej. W ostatnich latach zostały opracowane wysokowydajne systemy natryskowe oferowane przez firmy: Barberan, Bobst, Durst, EFI, HP, SUN Automation Group, Xante i inne. Systemy takie pozwalają na druk indywidualnej grafiki w nakładzie od jednego egzemplarza do kilkudziesięciu tysięcy arkuszy. Drukowanie natryskowe na tekturze falistej ma szereg zalet w stosunku do dominujących w zakresie post-printu technik klasycznych i, w połączeniu z innowacyjnymi technologiami obróbki, umożliwia m.in.:
– produkcję krótkich serii opakowań,
– produkcję na czas (ang. just in time),
– produkcję opakowań na żądanie (ang. box on demand),
– personalizację opakowań.
Zadrukowywanie tektury falistej można realizować za pomocą dwóch technologii: pre-printu i post-printu. W technologii pre-printu w pierwszym etapie następuje zadrukowywanie papieru na warstwę wierzchnią (linera), a w drugim – łączenie zadrukowanej warstwy płaskiej z innymi elementami tektury falistej. W tej technologii można stosować różne sposoby drukowania, najczęściej są to: offset, fleksografia, rotograwiura i drukowanie natryskowe (ink-jet).
W technologii post-printu nadruk odbywa się bezpośrednio na gotowej tekturze falistej. W tej technologii można stosować takie techniki drukowania jak fleksografia, offset (mikrofala), sitodruk i drukowanie natryskowe.
Co się tyczy jakości nadruku, to bardzo ważnym parametrem w przypadku opakowań oprócz wymogów co do dokładności odwzorowania barwy, które są ujęte w serii norm ISO 12647 (dla technik drukowania klasycznego) oraz ISO 15311 (dla technik drukowania cyfrowego), będzie jakość nadruku kodu kreskowego.
Kod kreskowy jest to wzór równoległych prostokątnych kresek i spacji, uporządkowanych zgodnie z zasadami kodowania zawartymi w opisach poszczególnych symbolik, w celu przedstawienia danych w postaci czytelnej maszynowo [1]. Kody kreskowe to jedna z najpopularniejszych obecnie technik pozwalających na automatyczną identyfikację wszelkich obiektów, w tym opakowań. Na świecie istnieje ok. 250 rodzajów kodów kreskowych, jednak w praktyce wykorzystuje się znacznie mniej. Różnią się one zarówno graficznym sposobem przedstawiania danych, jak i rodzajem danych, które można kodować (cyfry, litery, znaki interpunkcyjne i in.). Budowa kodów kreskowych bazuje na modułowej strukturze. Na przykład kod kreskowy EAN 13 składa się z 95 modułów, które tworzą kolejno:
– znak start – 3 moduły,
– sześć znaków w polu pierwszym (6 x 7) = 42 moduły,
– znak rozdzielający – 5 modułów,
– sześć znaków kodowanych w drugim polu (6 x 7) = 42 moduły oraz
– znak stop – 3 moduły.
Znaki kodowane w kodzie kreskowym EAN 13 składają się z kresek (linii) i spacji. Na element w jednym znaku symbolu składają się 2 kreski i 2 spacje (o szerokości 1, 2, 3 lub 4 modułów), a wielkość pojedynczego modułu wynosi 0,33 mm (dla symbolu o współczynniku powiększenia 1,00). Tak więc szerokość najmniejszej kreski lub spacji w kodzie kreskowym może wynosić 0,33 mm lub mniej (na przykład w kodzie ze współczynnikiem powiększenia 0,80). Jakość każdego elementu (kreski, spacji i cichej strefy) w kodzie kreskowym ma wpływ na odczytywanie kodu.
Ocena (weryfikacja) jakości kodu kreskowego opiera się na analizie profilu układu linii i spacji (przestrzeni pomiędzy liniami) i jest wykonywana za pomocą specjalnych urządzeń nazywanych weryfikatorami kodów kreskowych w oparciu o normę PN-EN ISO/IEC 15416:2004 „Technologia informatyczna. Techniki automatycznej identyfikacji i gromadzenia danych. Wymagania techniczne dotyczące badania jakości wydruku kodów kreskowych. Symbole liniowe” [2, 3].
Na jakość nadruku kodów kreskowych ma wpływ wiele czynników, m.in.:
• projekt graficzny kodu:
– współczynnik powiększenia;
– korekta wymiarów kresek ze względu na przyrost w trakcie drukowania;
– orientacja kodu – kierunek układu linii zgodny z kierunkiem ruchu podłoża (orientacja płotkowa) lub w poprzek (orientacja drabinkowa);
• technologia drukowania i sposób przygotowania do druku (form drukowych):
– technologia drukowania: offset, fleksografia, ink-jet lub inna;
– sposób zadruku tektury falistej: pre-print i post-print;
• materiały zastosowane w procesie drukowania (przede wszystkim papier i farba).
W badaniach przeanalizowano nadruk linii wykonanej metodą drukowania offsetowego (pre-print) i natryskowego (post-print) wykonanego na urządzeniach z głowicą typu Scanning Head i Single Pass. W badaniach wykorzystano odbitki z jednego urządzenia typu Scanning Head i z dwóch urządzeń typu Single Pass – A i B. W przypadku druków natryskowych na wszystkich badanych odbitkach nadruk wykonano z wykorzystaniem atramentów utrwalanych promieniowaniem UV. Proces drukowania za pomocą głowic typu Scanning Head polega na tym, że, przemieszczając się ruchem posuwisto-zwrotnym w poprzek ruchu zadrukowywanego podłoża, głowica zadrukowuje wąski pas obrazu. Następnie przemieszcza się podłoże i głowica wykonuje kolejny cykl. W przypadku głowic typu Single Pass szerokość głowicy jest równa szerokości zadrukowywanego podłoża i w trakcie drukowania głowica jest nieruchoma, przemieszcza się tylko zadrukowywany materiał. Maszyny drukujące w tej technologii uzyskują wyższą wydajność [4].
Obiektem badań są nadruki wykonane na tekturze falistej z linerem białym. Badano jakość nadruku linii ułożonych w dwóch kierunkach X i Y. Badania parametrów jakościowych linii wykonano za pomocą cyfrowego analizatora jakości IAS (Qea). Zasada pomiarów polega na tym, że urządzenie wykonuje zdjęcie cyfrowe nadruku linii, a następnie oprogramowanie generuje profil badanej linii. Na podstawie profilu określane są takie parametry jak szerokość linii (W) i rozmycie (B) na brzegach linii, a na podstawie zdjęcia określa się strzępiastość linii (R).
Szerokość linii jest to średnia wartość szerokości linii mierzonej od krawędzi do krawędzi progu wzdłuż linii normalnej (co najmniej 600 pomiarów na cal). Rozmycie linii jest to parametr określający szerokość strefy przejścia od maksymalnie nasyconego nadruku wewnątrz linii do podłoża niezadrukowanego. Strzępiastość – charakteryzuje nierówności krawędzi linii. Strzępiastość jest zdefiniowana jako odchylenie standardowe pozostałości obrazu linii poza progiem określającym szerokość linii (rys. 3). Dla porównania profil linii bez rozmycia pokazano na rys. 4.
Analiza profilu nadruku linii
Ze względu na to, że w drukowaniu offsetowym jakość nadruku linii jest najlepsza spośród wszystkich technik drukowania, dla porównania przedstawiono widok linii nadrukowanych metodą offsetową na tekturze falistej (metoda pre-print) i profil nadrukowanych linii. W drukowaniu offsetowym uzyskuje się profil linii prawie zbliżony do idealnego. Jak widać z rys. 5 i 6, linie nadrukowane w obydwu kierunkach są podobne i nie różnią się znacząco ani szerokością, ani profilem.
Obraz w drukowaniu natryskowym składa się z małych punktów – nadrukowanych kropel atramentu. Od dokładności ich pozycjonowania zależy dokładność odwzorowania drukowanych elementów. W przypadku głowicy typu Scanning Head jakość nadruku będzie zależeć od ilości przejść układu drukującego nad daną powierzchnią. Najwydajniejsze tryby pracy zakładają minimalną liczbę przejść (liczbę PASS), która pozwoli wypełnić kroplami całość drukowanego obszaru. Osiągnięcie lepszej jakości wymaga zwykle zastosowania co najmniej czterech przejść nad daną powierzchnią (4 PASS).
Wielkość nadrukowanych punktów z kolei zależy od rozdzielczości systemu drukującego. Ze względu na to dokładność nadruku również będzie zależeć od rozdzielczości systemu drukującego: im większa rozdzielczość – tym mniej postrzępione krawędzie elementów nadrukowanych.
Na rys. 7 i 8 przedstawiono widok linii nadrukowanych metodą natryskową na urządzeniu z głowicą typu Scanning Head (4 PASS). Kształty linii nadrukowanych w dwóch kierunkach znacząco różnią się między sobą. Linie ułożone w kierunku poprzecznym do ruchu głowicy drukującej są mniej zwarte, mają bardziej postrzępione krawędzie. Linie ułożone zgodnie z kierunkiem ruchu głowicy są lepszej jakości. Oprócz tego w przypadku nadruku w kierunku poprzecznym ze względu na mniej precyzyjny nadruk kropel uzyskuje się mniej ostre przejście pomiędzy spacją a linią. Skutkuje to obniżeniem współczynnika odbicia światła w miejscu spacji o ok. 20% w porównaniu do spacji znajdujących się między liniami ukierunkowanymi zgodnie z kierunkiem ruchu głowicy.
W przypadku systemu natryskowego A wyposażonego w głowicę drukującą typu Single Pass również zauważono różnicę w jakości linii nadrukowanej w dwóch kierunkach X i Y (rys. 9 i 10). Może to być związane z tym, że wydruki te wykonano na maszynie, która była w fazie testów beta i można oczekiwać, że ostateczny model produkcyjny będzie miał lepsze parametry nadruku. Ale pomimo większej strzępiastości linii ułożonych w kierunku poprzecznym do kierunku ruchu podłoża (kierunek X), nadruk posiada zwarte krawędzie linii o dużym kontraście, co nie powinno powodować problemów z identyfikacją krawędzi linii w trakcie skanowania.
W przypadku systemu natryskowego B wyposażonego w głowicę drukującą typu Single Pass nie zauważono różnicy w jakości linii nadrukowanych w dwóch kierunkach X i Y. Ale w porównaniu z systemem A nadruk wykonany w systemie B charakteryzuje się większym rozmyciem krawędzi linii, co widać na zdjęciu i na profilu linii (rys. 11 i 12).
Analiza parametrów jakościowych nadruku linii oznaczonych na bazie profilu linii
W poniższej tabeli zestawiono parametry jakościowe nadruków badanych linii wykonanych metodą natryskową. W przypadku linii wydrukowanych w systemie z głowicą Scanning Head widać bardzo wyraźne różnice w jakości nadruku linii usytuowanych w dwóch kierunkach. Dotyczy to przede wszystkim strzępiastości i rozmycia. Oprócz tego gęstość optyczna nadruku linii wydrukowanej w systemie Scanning Head jest nieco mniejsza w porównaniu z systemami Single Pass.
Pomimo zbliżonych wartości rozmycia (B) i strzępiastości (R) w przypadku nadruków kodów kreskowych wykonanych na urządzeniach z głowicą typu Scanning Head w trakcie skanowania mogą występować problemy z identyfikacją krawędzi ze względu na nieprecyzyjne umieszczenie kropel tworzących brzeg linii. Problemy mogą dotyczyć również takich parametrów jak:
– defekty – obecność punktów na spacji lub nierównomierność nasycenia w ramach nadruku linii;
– dekodowalność – niezgodność wymiarów spacji, linii z założonymi;
– minimalny kontrast krawędzi (ECmin).
Literatura
1. PN-EN 1556:2001 „Kody kreskowe. Terminologia”
2. PN-EN ISO/IEC 15416:2004 „Technologia informatyczna. Techniki automatycznej identyfikacji i gromadzenia danych. Wymagania techniczne dotyczące badania jakości wydruku kodów kreskowych. Symbole liniowe”
3. Metoda ANSI weryfikowania jakości kodów kreskowych. Instytut Logistyki i Magazynowania – GS1 Polska 2008 http://www.ilim.poznan.pl/oferta/pliki_do_pobrania/AudKod/ansi_broszura.pdf
4. Khadzhynova S., Jakucewicz S., Piłczyńska K.: Drukowanie natryskowe (ink-jet), 2017, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 210 s.
Svitlana Khadzhynova
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
