Barcode print systemen

In de automatische identificatie speelt de barcode een belangrijke rol. Deze codering wordt op een ondergrond (substraat) aangebracht met behulp van een printer. Daar zijn er echter nogal wat van en vooral de meerwaarde van een bepaalde printer kan belangrijk zijn. Bijvoorbeeld of alleen een streepjescode wordt afgedrukt of dat ook de database wordt aangevuld met het aantal geprinte coderingen, waarmee zaken als het voorraadniveau worden geactualiseerd. Voor het geautomatiseerd beheren en sturen van goederenstromen (of informatie omtrent personen, dieren, voertuigen en gereedschappen) is een foutloze gegevensinvoer in computerdatabases nodig. Informatie kan worden verkregen door middel van toetsenbord-invoer, het lezen van magneetstrip-gegevens, het scannen van streepjescodes, het op afstand uitlezen van gegevensdragers (elektronische etiketten, tags), het lezen van met magnetische inkt geschreven of geprinte coderingen, het lezen van speciale karakters (OCR) met zogeheten vision leessystemen en/of het inspreken van getallen of woorden. Voor elke technologie is een specifiek invoer- (lees- en/of luister)systeem ontwikkeld, waarbij per systeem verschillende toepassingen mogelijk zijn.

Machine readable

Om (laser-, CCD-) scanningsystemen goed te kunnen laten werken, zijn ‘machine readable’ bedrukkingen nodig. Dergelijke bedrukkingen kunnen worden aangebracht met verschillende printertypes/printsystemen.
Gangbaar zijn etikettenprinters met en zonder inktlint (carbon, folie), al dan niet gecombineerd met etiketten-aanbrengsystemen; rechtstreeks op het substraat de coderingen aanbrengende industriële inkjetprinters (groot- en klein karakterprinters) en lasercodeersystemen. Allen zorgen voor het aanbrengen van een code op een voor de specifieke vorm van bedrukking geëigend materiaal. Deze code dient scanbaar te zijn.

Scanning - het lezen van een streepjes- danwel andersoortige codering zoals een dotcode of een tweedimensionale code met behulp van een code-leessysteem - is een proces waarbij een laserscanner of een CCD-scanner verschillen waarneemt tussen licht en donker (in ieder geval tussen afwijkende kleuren) en via decodeersoftware een bepaalde unieke waarde toekent aan die kleurverschillen. Gebruikelijk is dat die kleurverschillen ontstaan door het aanbrengen van in dikte (breedte) en onderlinge tussenruimte variërende streepjes respectievelijk stippen (dots) in een met de onderlaag contrasterende kleur, welke streepjes (dots) door hun unieke combinatie een unieke codering vormen. Zonder contrast tussen de streepjes (dots) kan de scanner het verschil niet waarnemen tussen beide lagen en dus de code niet lezen.

Lasercodeersystemen

Lasercodeersystemen (niet te verwarren met laserprinters) bestaan uit een lichtbron en een lens waarmee hitte wordt veroorzaakt op een bepaalde plaats. De gebundelde energie van de lichtbron brandt een stukje materiaal weg op de plek waarop de bundel is gericht in plaats van bijvoorbeeld het opbrengen van inkt op dat substraat. Dit wegbranden gebeurt met bijzonder grote nauwkeurigheid en zeer hoge snelheid. Het wegbranden (coderen) kan snelheden bereiken van enkele (tien)duizenden stuks verpakkingen/producten per uur en is eerder afhankelijk van de snelheid waarmee aan- en afvoersystemen de te coderen producten langs de lasercodeerder voeren dan van de snelheid van coderen door het systeem-zelf. Er zijn wel verschillen in codeersnelheid als gevolg van het type lasercodeerder (masker of vrij programmeerbaar) en de hoeveelheid aan te brengen informatie.

Het wegbranden van de toplaag kan in diverse materialen gebeuren, mits door het proces een kleurverschil ontstaat tussen de verwijderde toplaag en de onderliggende laag. Het wegbranden van toplagen wordt veelal toegepast bij (voor)gelakte materialen, zodat het kleurverschil waarneembaar wordt na het verwijderen van de laklaag. Ook kan het wegbranden gebeuren in metalen van verschillende legering, doordat het kleurverschil van de legeringen zichtbaar wordt. Lasercoderen in glas is eveneens goed toepasbaar, mits ook hier kleurverschil kan worden waargenomen.
Lasercodeersystemen zijn altijd vast opgesteld en maken deel uit van een productie- of verpakkingslijn of -systeem. Door de hoge codeersnelheid en de hoge passagesnelheid van te coderen producten is een lasercodeersysteem uitermate geschikt voor het zeer snel van bijvoorbeeld een streepjescode voorzien van duizenden verpakkingen in een uur tijds. Ook ‘human readable’ coderingen (oogleesbare teksten, namen, logo’s) kunnen met een lasercodeersysteem in hetzelfde tempo worden aangebracht.

Het slechts aanbrengen van een code in één artikel respectievelijk op één product en daarna weer uitschakelen van de lasercodeerder in afwachting van een volgende taak is mogelijk, maar gezien de hoge aanschafkosten van een systeem (vanaf circa € 25.000,00) en de hoge energieverbruikskosten (de lasercodeerder gebruikt veel energie voor het ontwikkelen van de vereiste hitte) is het gebruik ervan voor steeds enkele coderingen niet aan te bevelen.
Tenzij het de enige mogelijkheid is om de desbetreffende producten er mee te coderen. Voorbeelden daarvan zijn unieke eindproducten met een hoge economische waarde (instrumenten, sieraden), die een eventueel minuscule - met het blote menselijk oog niet of nauwelijks waarneembare - codering dragen, waarmee ze herkenbaar zijn en tevens beveiligd worden tegen diefstal, verlies en ongeautoriseerde herinbrenging in het economisch verkeer.

Maskerlaser en vrij programmeerbare laser

Zoals gezegd zijn lasercodeersystemen verkrijgbaar in twee uitvoeringen. De ‘masker’-laser codeert via een sjabloon (masker), zodat voor elke nieuwe codeerprestatie een nieuw masker moet worden vervaardigd en aangebracht. Dit vraagt investeringen in maskers en enige omsteltijd bij het verwisselen van een masker. De maskerlaser is door de gebruikte technologie de goedkoopste van de twee uitvoeringen.

De vrij programmeerbare laser wordt softwarematig bestuurd. Voorafgaand aan een codeerprestatie worden de aan te brengen gegevens in het geheugen van de lasercodeerder ingevoerd in de vorm van een grafische layout. De laser codeert (graveert) vervolgens die layout in het substraat. Bij omvangrijke layouts ligt de codeersnelheid aanzienlijk lager dan bij het gebruik van maskerlasers met een enkelvoudig masker.

Beide codeersystemen komen voornamelijk tot hun recht bij het onuitwisbaar coderen in metalen, kunststoffen en glas. Voordelen zijn onuitwisbaarheid en ongevoeligheid voor vocht, damp, krassen, vegen en inwerking van (ultraviolet) licht respectievelijk chemicaliën. Het nadeel van het gebruik van lasercodeersystemen kunnen de hoge investeringskosten zijn.

Contactloze printers

Met contactloos printen wordt het aanbrengen van bedrukkingen aangeduid met behulp van snel drogende inkt vanaf enige afstand. Bij niet-contactloze printsystemen drukt de printkop op het te bedrukken materiaal. Bij contactloze printsystemen wordt de inkt vanaf enkele (tienden van) millimeters afstand op het materiaal aangebracht. Deze spuittechniek staat bekend als de ‘inkjet’-techniek.

De inkjetprinter spuit vanuit een of meer openingen in de printkop (nozzles) aldaar warmgemaakte druppels inkt op het te bedrukken materiaal, waarbij een patroon van druppels zorgt voor lijnen die tesamen een letter, streep of punt (dot) vormen. Afhankelijk van het besturingssysteem van de inkjetprinter kunnen ingewikkelde afbeeldingen worden geprint (bijvoorbeeld logo’s) of relatief simpele bedrukkingen zoals streepjescodes. Voor meervoudige bedrukkingen - verschillende regels onder elkaar - zijn specifieke printkoppen ontwikkeld. Voor enkelvoudige bedrukkingen - bijvoorbeeld alleen een streepjescode - kan worden volstaan met een enkelvoudige, betrekkelijk simpel uitgevoerde printkop.
Voor meer gecompliceerde bedrukkingen zijn veelal meer printkoppen nodig, in lijn opgesteld. Onderscheiden worden grootkarakter- en kleinkarakter printkoppen.

Grootkarakter printkoppen brengen daadwerkelijk een grote afbeelding aan op het te bedrukken materiaal en worden daarom vrijwel uitsluitend ingezet voor het bedrukken van kartonnen transportverpakkingen. Gebruikelijk is dat dit type printer wordt geplaatst aan het eind van een verpakkingslijn om omdozen te voorzien van een ‘human readable’ productnaam respectievelijk van gegevens van de producent of verlader. De techniek kan ook worden gebruikt voor het aanbrengen van (zeer grote) streepjescodes op de omdozen.

Kleinkarakter printkoppen drukken in een zeer hoge resolutie (dichtheid) scherp afgetekende letters, cijfers, afbeeldingen etc. op divers materiaal. Ze worden veelal gebruikt voor het aanbrengen van productiegegevens (batch- en lot-informatie), houdbaarheidsdata, adresgegevens, streepjescodes, logo’s op kleine verpakkingen, op producten (bijvoorbeeld eieren) en op kunststof hoezen van bijvoorbeeld tijdschriften.

Grootkarakter-inkjetprinters zijn relatief traag doordat veel inkt in een betrekkelijk langzame drukgang moet worden aangewend voor het bedrukken van de verpakking. Kleinkarakter-inkjetprinters zijn (zeer) snel en kunnen - afhankelijk van het aantal toegepaste printkoppen achter elkaar - veel informatie ineens aanbrengen. Voor gebruik in vochtige en stoffige omgevingen respectievelijk het coderen van vocht- en stofgevoelige materialen zijn speciale inkten en printkoppen ontwikkeld.

Thermische printers

Waar geen bedrukking rechtstreeks op het product of de verpakking kan plaatsvinden, wordt een etiket toegepast. Voorbeelden zijn het coderen van enkelstuks verpakkingen met steeds een unieke code, een uniek adres, unieke artikelgegevens, etc. Ook worden transportverpakkingen - pallets, rolcontainers, bakken en kratten - steeds per zending uniek gecodeerd, waarvoor een (verwijderbaar, overplakbaar) etiket zich beter leent dan een direct aangebrachte en daardoor niet meer verwijderbare inkjet-codering. Etiketten kunnen zijn uitgevoerd als zelfklevend of als lijmloos exemplaar en hetzij van papier zijn, hetzij van kunststof. Lijmloze etiketten worden ook vaak gebruikt als kassabon, aan te hechten prijs- of identiteitskaart, toegangsbewijs, etc.

Etiketten kunnen worden uitgevoerd op thermisch (warmtegevoelig) papier. Hier is sprake van een vereenvoudigde technologie. Het warmtegevoelige papier verliest op de plaats waar de printkop een warme dot achterlaat, een overeenkomstige hoeveelheid van zijn warmte- en lichtgevoelige toplaag. De dot wordt zichtbaar doordat de toplaag op die plaats verdwijnt onder invloed van de warmte. De combinatie van dots - op dit punt is de technologie gelijk aan die van de inkjetprinter en de lasercodeerder - vormt de letter, afbeelding, het streepje van de barcode.

De warmte- en lichtgevoelige toplaag van het papier verdwijnt niet alleen onder invloed van de warmte van de printkop maar ook onder invloed van zonlicht (daglicht). Het temperatuursverschil tussen een volstrekt donkere omgeving - waarin thermisch papier moet worden bewaard - en de lichte omgeving waarin de mens opereert, veroorzaakt het verdwijnen van de thermische laag. Daarmee verdwijnt ook het waarneembare verschil tussen de door de printer aangebrachte dots en het omliggende papier, zodat coderingen en markeringen niet meer kunnen worden gelezen. Niet met het menselijk oog en niet door scanners. Het gebruik van thermische printers is daarom alleen mogelijk in toepassingen waarbij de codering - het etiket - niet tot in der eeuwigheid hoeft te worden bewaard.

Thermische printers hebben het voordeel dat zij geen inktlint gebruiken (ook wel folie genaamd of carbon/carbonlint). Dat maakt de exploitatie goedkoper, mede doordat er geen stilstandtijden optreden vanwege het verwisselen van linten. Het nadeel blijft de beperkte toepassingsmogelijkheid (houdbaarheid) van de etiketten als gevolg van het vervagen van de toplaag.

Thermal transfer printers

Dezelfde warmte overbrengende techniek als bij thermische printers wordt gebruikt bij thermal transfer printers. Ook nu weer wordt de printkop op een bepaalde plaats warm, maar nu wordt de warmte gebruikt om de in een lint opgeslagen inkt op die specifieke plaats warm te maken en daardoor los te maken van dat lint. De losgemaakte minuscule druppel wordt in de vorm van een dot achtergelaten op het te bedrukken materiaal (papieren of kunststoffen etiket, verpakking zoals een enveloppe of een vel papier), waarbij de overdrachtswarmte tevens zorgt voor snelle droging van de druppel.

Het voordeel van de thermal transfertechniek is dat de aangebrachte codering onuitwisbaar is - alleen het substraatmateriaal is kwetsbaar, bijvoorbeeld gevoelig voor vocht - en tot in der eeuwigheid leesbaar (scanbaar) blijft. Bovendien is elke afdruk haarscherp en daardoor evenzeer perfect scanbaar/leesbaar, tenzij een printkop van mindere kwaliteit wordt gebruikt.

Thermal transfer-printsystemen zijn gevoelig voor vervuiling. Enerzijds door het gebruik van verkeerde linten, waardoor de warmte overdragende elementen kunnen vervuilen en dus de dots niet meer perfect op het etiket komen en anderzijds door elektrostatische ontladingen als gevolg van het langs de printkop schuren van het lint. De printerproducenten hebben daarvoor hetzij een zelfreinigende technologie ontwikkeld (veelal door aan een rol inktlint een reinigingstape toe te voegen), hetzij een reinigingsmoment in hun toepassingsinstructies opgenomen. Het nadeel van het gebruik van thermal transfer printers is enerzijds dan ook het (beperkte) productiviteitsverlies vanwege het af en toe moeten reinigen van de printkop en anderzijds de stilstandtijd vanwege het verwisselen van de lintrol. Anderzijds kan door het gebruik van gekleurde linten een meerkleurige afbeelding worden geprint, wat de toepasbaarheid van de thermal transfer printer vergroot. Bovendien blijft dit type printer een krachtige speler in de markt vanwege de hoge kwaliteit van de afdrukken.

Thermal transfer printers kunnen ook worden ingezet als thermische printer door geen inktlint toe te passen. Het omgekeerde is alleen mogelijk indien een voorziening is getroffen voor het gebruik van inktlinten. Om het nadeel van de stilstandtijden door printkopreinigen en lintverwisselen zoveel mogelijk te beperken, passen printerproducenten grote rolvoorraden in de printers toe (tot soms 1200 meter lint), elektromagnetisch minder gevoelige materialen en de al genoemde reinigingstapes.

Etiketten kunnen worden aangebracht op het product/de verpakking door ze los te halen van de drager respectievelijk via een perforatie van de rol los te trekken of door ze los te (laten) snijden of knippen. Dit laatste kan met de hand gebeuren danwel via een aan de printer bevestigd mes (cutter). Zelfklevende etiketten kunnen met de hand worden aangebracht of met behulp van een apparaat, waarmee ze worden afgenomen van de drager (peel off-systeem) en vervolgens via een vacuümtrekkend stempel naar het te etiketteren product/verpakking worden gebracht. Dit aanbrengapparaat (applicator) positioneert een etiket nauwkeuriger op steeds dezelfde plaats dan met de hand kan gebeuren. Met name wanneer per codeerprocedure veel etiketten op veel producten/verpakkingen moeten worden aangebracht, is een aanbrengsysteem onmisbaar. De meeste industriële etiketteersystemen bestaan daarom standaard uit een geïntegreerde printer/applicator, hoewel ook afzonderlijke applicators worden gebruikt om elders bedrukte etiketten op de verpakkingen aan te brengen.