可变二维码作为一种便捷、低成本、安全、广泛的物联网接入方式，恰好满足了企业在市场竞争方面的需求，被越来越多企业所青睐。与此同时，可变二维码喷印技术正加速与装备制造领域融合，在喷印方式上呈现出多样化发展趋势，尤其是由常规离线喷印方式逐步衍生出卷筒纸凹印连线喷印（如图1所示）、卷筒纸烫印连线喷印与卷筒纸模切连线喷印等诸多创新性喷印方式，喷印效率得到极大提升。
虽然可变二维码喷印技术正在快速、多样化发展，但可变二维码喷印质量却缺少统一市场准入标准。这种不对称现状对可变二维码喷印技术的长远发展带来了潜在隐患，一定程度上限制了印刷包装企业的技术革新与发展。因此，开展可变二维码喷印技术研究，提升可变二维码喷印质量，带动行业信息化、数字化水平整体提升，这是摆在印刷包装企业面前亟待解决的问题。
GB/T 23704-2017《二维条码符号印制质量的检验》国家标准规定了二维码喷印质量等级检测的专用方法，将二维码质量分成A（4）到F（0）五个等级，见表1。其等级高低由参考译码、符号反差、固有图形污损、轴向不一致、网格不一致、调制比、未使用纠正7项指标共同决定。
表1 数字等级和字母等级的对应关系
为了解国内可变二维码喷印质量现状，笔者从多家大型印刷包装企业处收集到近百余款具有代表性的可变二维码喷印样品进行了测试，样品质量等级统计见表2。依次看这7项指标优劣情况。其中，“轴向不一致”与“网格不一致”两项指标最为稳定，4A样品占比均为100%；“参考译码”与“未使用的纠错”两项指标相对稳定，4A样品占比均在90%以上；质量等级较差的几项指标主要集中在“符号反差”“固有图形污损”“调制比”，4A样品占比大致只维持在50%左右。
表2 样品质量等级统计
另外，从综合评价角度看，所有样品7项指标全部符合4A标准的样品仅占15%。可以说，剩余85%样品均存在不同的质量问题，这也在一定程度上代表了当前市场上可变二维码产品真实情况。因此，如何提升可变二维码喷印质量等级，笔者认为，分析和找出影响“符号反差”“固有图形污损”“调制比”这3项指标等级偏低的原因是关键。
符号反差（SC）是衡量符号中深浅两种反射状态的差异是否足够明显的参数。在符号的参考灰度图像中测量检测区内的Rmax和Rmin。符号反差为参考灰度图像中最高反射率和最低反射率值之差，即SC=Rmax-Rmin。其中，Rmax为最亮值，Rmin为最暗值。符号反差分级见表3。
表3 符号反差分级
根据行业一维条形码印刷的经验，二维码符号反差的评价机理与一维条形码基本一致，使用白卡纸作为承印材质的样品符号反差等级普遍高于使用转移复合类承印材质的符号反差等级，这一现象在上述检测数据中得到印证，凡是符号反差达到4A标准的样品均使用白卡纸，而符号反差达到3B级别的样品基本为转移复合类承印产品。
固有图形污损是衡量寻像图形、空白区、定位图形、校正图形以及其他固有图形的污损情况是否严重影响参考译码算法对视场中探测和识读符号能力的参数。这种污损是由于一个或多个模块由深到浅或由浅到深的反转造成的。这些需考虑的特殊图形以及和各种等级阈值对应的污损量大小，应参考具体码制规范的规定。
固有图形污损的评价基于在参考灰度图像中这类图形（或图形中的一部分）出现的模块错误（即模块的颜色是否有反转错误）数。符号一般包含若干个此类明显的图形（如寻像图形、定位图形等）。
对每种图形的评价应分别进行，其中最差的值用于分级。为准确掌握影响该指标因素，我们采集了所测样品中固有图形污损等级分别为4A（见图2）与0F（见图3）的样品进行对比分析。
图2 固有图形污损4A级别样品
从图3左可以看到，标准二维码图形设计为四周保留4个单位的空白区距离。显然，此图中红色报警点示意此处空白区空间不足，被系统识别为污损状态，因为污损点数量较多，等级判定为0F。
另外，从图3右上可以明显看到至少两类缺陷，一是码字边缘有严重的墨迹拖尾现象，这些墨迹渗透到空白码区域，被系统识别为污损状态；二是二维码中间有明显的墨滴飞墨的情况，留在空白位置形成污损点，两类缺陷综合评价后导致图形污损等级为0F。
通过统计，导致图形污损等级偏低的二维码样品基本涵盖这两种情况，仅严重程度不同而已。
调制比（MOD）是反映深色模块或浅色模块反射率一致性的参数。印刷增量、相对于网格交叉点模块位置的错误摆放、印刷基底的光学特征以及印刷的不均匀度，都会降低模块反射率与整体阈值之差的绝对值，即MOD=2[R-GT]/SC。其中，MOD为调制比，R为在一个码子中最接近整体阈值的模块的反射率，SC为符号反差。如果调制比不足，会增加错误辨别深色或浅色模块的可能性。调制比分级见表4。
表4 调制比分级
为准确掌握影响该指标的因素，我们采集所测样品中调制比等级分别为4A（见图4）与0F（见图5）的样品进行对比分析。
图4 调制比4A级别样品
图5 调制比0F级别样品
在寻找调制比等级偏低的样品时发现，影响调制比等级的类型较影响图形污损等级的类型多，上图仅列举两种常见的情况，图5左中的二维码码字墨层明显偏重，墨迹扩散到码字周围的空白区域，导致空白区的反射率均匀性受到严重影响。
相反，图5右中的二维码码字墨层明显偏虚，墨迹断断续续，黑白反差率同样被严重破坏，最终导致调制比等级低。当然，还有少数样品表现为二维码尺寸过小而版本过高所导致的码字太密情况，以及二维码喷印过程中出现糊版、拉线等问题，但上述两类极端缺陷在所有调制比等级偏低类型中最具代表性。
尽管二维码喷印缺陷在名称上与印刷质量缺陷的名称相近，如墨滴飞墨、糊版、拉线等，但是由于原理不同，其缺陷形成原因也不尽相同。
为此，一方面对不同承印物、不同喷头、不同墨水、不同规格尺寸的二维码图形以及不同打底白墨等诸多因素综合分析与测试，发现打底白墨的表面张力可能影响二维码等级；另一方面对喷头高度进行调试，发现降低一定高度有利于改善喷印质量。
另外，根据喷印机台维护保养的周期要求，每喷印1瓶墨水应对喷头进行维护和保养操作，但实际操作中，机台维护保养频次远低于此，因此，超长周期的喷印也可能是导致喷印质量降低的因素之一。
为形成一套有效解决方案，我们对控制要点进行如下汇总。
为避免二维码规格尺寸过大或过小，与二维码版本号不匹配所导致的糊版、拖尾等问题，同时考虑包装盒装潢设计的美观度，需对二维码尺寸进行优化。
二维码放置位置的选择应保证二维码不易被污损，便于扫描、易于识读，二维码放置位置离包装边缘折痕线宜不小于3.0mm，见表5。
二维码模块宽度应根据应用要求、采用的扫描技术以及符号生成技术来确定，二维码及单一模块高度尺寸应与其宽度尺寸相一致，见表6。
表6 二维码常见尺寸规格
喷印二维码时，宜考虑采用喷墨点尺寸的整数倍来满足模块宽度与二维码尺寸的要求，模块宽度计算公式为X=n/R。
其中，X为模块宽度，单位为毫米（mm）；R为喷印设备的分辨率，单位为点每毫米（d/mm）；n为每个二维码模块拟采用的喷墨点数（正整数）。
二维码方向与所在盒体同面印刷图文同向，盒型设计有特珠要求除外，见图6。
图6 二维码方向示意图
二维码浅色模块可选白色、黄色、红色，深色模块可选绿色、蓝色、咖啡色、黑色。
(2)喷印过程中如出现严重白线或多余墨点，应检查喷头表面有无异物并进行压墨操作。
(3)卷筒纸喷印完成后应马上抬升喷头，防止刮蹭喷头。
(2)设备保养时，应对每个喷头进行喷印检测，观察喷头的喷印效果并记录存档。
经过对上述实施方案的执行与测量，可变二维码喷印质量等级得到显著提升。调整前后测试等级效果见图7和图8。
图8 调整后测试等级效果
作为生产经营管理一体化平台内的二维码喷印包装企业，今后将以数字化追溯和互通共享为方向，逐步完善符合行业数字化发展战略要求的二维码喷印标准体系，着力提升企业可变二维码喷印能力和应用水平，推动和支撑行业高质量发展，全面提升企业在生产、经营、管理、物流、服务等方面的效率和水平，为印刷包装业高质量发展奠定坚实基础。
