Drucken und direkt prüfen: Codekontrolle nach Inkjet- und Laserdruck

Wer auf der Verpackungslinie selbst druckt, erzeugt die Codes, die er später lesen muss. An Stationen mit Continuous-Inkjet, Kartondrucker oder Laser entsteht in jedem Takt ein neuer Code, und seine Qualität hängt am Zustand des Druckkopfs, an der Farbe und am Untergrund. In der Anwendungspraxis zeigt sich immer wieder dasselbe Muster: Die Druckqualität verschlechtert sich schleichend, niemand bemerkt es, und der Ausschuss wächst still, bis ein Abnehmer die Ware beanstandet. Die Gegenmaßnahme: ein Codeleser direkt hinter dem Drucker, der jeden gedruckten Code sofort zurückliest. Dieser Beitrag zeigt, wie aus Drucker und Leser ein geschlossener Regelkreis wird.

Wichtige Punkte im Überblick

Drucken ohne Gegenlesen ist ein offener Regelkreis, in dem die Druckqualität schleichend nachlässt und der Ausschuss unbemerkt wächst: ein Codeleser direkt hinter dem Druckkopf prüft jeden Code im Entstehungstakt und schließt den Kreis.
Der Übereinstimmungswert dient als Frühwarnung: bei zusetzenden Düsen sinkt er über Stunden, lange bevor der erste No-Read auftritt, und macht die Druckkopfreinigung planbar.
Fordern Handelsketten oder Pharmakunden einen Nachweis der Codequalität, liefert ein Grading nach ISO/IEC 15415 normierte Qualitätsgrade für gedruckte 2D-Codes.
Klarschrift und Code werden an einer Station gemeinsam geprüft: der Codeleser übernimmt den maschinenlesbaren Teil, ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 prüft MHD und Charge, und beide Ergebnisse laufen zu einem gemeinsamen Gut/Schlecht-Urteil zusammen.
Ein Teil der Codequalität wird vor der Serienproduktion entschieden: eine Codegröße mit Reserve, eine freie Ruhezone und ein geeigneter Untergrund gehören ins Layout, die Kartonqualität in die Änderungskontrolle der Linie.

Warum Drucken ohne Gegenlesen ein offener Regelkreis ist

Ein Drucker ohne Rücklesung arbeitet blind. Er bringt in jedem Takt Farbe oder Lasermarkierung auf, erhält aber keine Rückmeldung, ob das Ergebnis lesbar ist.

Und Störgrößen gibt es viele. Düsen am Inkjet-Druckkopf setzen sich über die Schicht langsam zu, sodass Striche dünner werden und Zellen ausfransen. Farbe verhält sich auf wechselnden Kartonqualitäten unterschiedlich; dokumentiert sind wiederkehrende Fälle, in denen die Farbe auf bestimmten importierten Kartonsorten verwischt und der Code stromabwärts sporadische No-Reads erzeugt. Dazu kommen die groben Fehler: ein falsch geladener Druckauftrag, eine leere Kartusche, ein verrutschtes Substrat.

Ohne Rücklesung fallen alle diese Fehler erst später auf, im besten Fall am eigenen Warenausgang, im schlechtesten beim Handelskunden. Zwischen Ursache und Entdeckung liegen dann Stunden oder Tage Produktion. Ein Leser unmittelbar nach dem Druck schließt den Kreis: Jeder Code wird im Entstehungstakt geprüft, und die Station meldet den Fehler, solange er sich noch einer Ursache zuordnen lässt.

Leser hinter dem Druckkopf: Abstand, Trigger und Taktung

Die Mechanik der Prüfstation ist überschaubar, verlangt aber Sorgfalt an drei Punkten.

Der erste ist der Abstand. Der Leser sitzt ein kurzes, festes Stück hinter dem Druckkopf, weit genug, dass die Farbe angetrocknet ist und die Verpackung ruhig liegt, nah genug, dass zwischen Druck und Prüfung keine weitere Station liegt.

Der zweite ist der Trigger. Leser und Drucker müssen auf denselben Takt hören: Der Leser wird genau dann ausgelöst, wenn der frisch gedruckte Code in seinem Sichtfeld steht. Üblich ist der Drehgeber der Linie oder eine Lichtschranke; auch ein Vision-Sensor der Modellreihe IV4 kann die Verpackung im Sichtfeld erkennen und als Triggerquelle dienen, wobei der Drucker Triggerimpuls und Programmnummer eines gekoppelten Vision-Geräts direkt über die Netzwerkverbindung übernimmt. Bei dokumentierten Bandgeschwindigkeiten bis etwa 1 m/s bestimmt der Triggermoment, ob der Code scharf und vollständig im Bild liegt.

Der dritte Punkt ist das Zusammenspiel der Geräte. Auf Kartons und Beutelverpackungen druckt typischerweise ein Continuous-Inkjet-Drucker der Modellreihe MK-G, auf Umverpackungen ein hochauflösender Case Coder der Modellreihe CC-1000 mit bis zu 100 m/min, auf Verpackungsfolien ein UV-Laser Coder der Modellreihe FP-1000. Direkt dahinter liest ein AI-Codeleser der Modellreihe SR-X, bei größeren Feldern der Modellreihe SR-2000, das Ergebnis zurück und vergleicht es mit dem Druckauftrag; bei Abweichung geht das Schlecht-Signal an die Steuerung, die ausschleust oder stoppt.

Schleichende Druckverschlechterung früh erkennen: der Übereinstimmungswert als Frühwarnung

Die binäre Prüfung, lesbar oder nicht, fängt den Totalausfall, aber sie warnt nicht vor ihm. Ein Code, der heute gerade noch gelesen wird, fällt morgen aus, und bis dahin war jede Prüfung formal ein Gut-Ergebnis.

Hier hilft eine Kennzahl, die bildbasierte Leser ohnehin mitliefern: der Übereinstimmungswert, englisch matching level. Er beschreibt, wie sicher die Dekodierung war, also wie viel Reserve zwischen dem aufgenommenen Bild und der Grenze der Lesbarkeit lag. Ein frisch gereinigter Druckkopf erzeugt Codes mit hohem Übereinstimmungswert. Setzen sich die Düsen langsam zu, sinkt der Wert über Stunden, lange bevor der erste No-Read auftritt.

Wer diesen Wert je Lesung an die Steuerung übergibt und über die Zeit aufzeichnet, macht aus dem Leser ein Druckqualitäts-Monitoring. Unterschreitet der gleitende Wert eine Warnschwelle, wird die Druckkopfreinigung eingeplant, im laufenden Betrieb und ohne einen einzigen Ausschusskarton. Die Wartung folgt dann dem Trend statt dem Ausfall: Die Gut/Schlecht-Prüfung sichert jede einzelne Verpackung, der Trendverlauf sichert den Prozess.

Codequalität bewerten: ISO/IEC 15415 und ISO/IEC 15416 für gedruckte Codes

Manchen Abnehmern genügt es nicht, dass der Code an der eigenen Anlage lesbar war. Handelsketten und Pharmakunden fordern eine normgerechte Qualitätsbewertung, denn ein Code, der am eigenen Leser funktioniert, kann an einem fremden Scanner mit anderer Optik scheitern.

Für gedruckte 2D-Codes ist die maßgebliche Norm ISO/IEC 15415, für Strichcodes gilt ISO/IEC 15416. Sie bewertet ein aufgenommenes Codebild anhand definierter Parameter, darunter Kontrast, Modulation und die Nutzung der Fehlerkorrektur, und fasst das Ergebnis in Grades zusammen. Direktmarkierungen auf Teilen werden dagegen nach ISO/IEC TR 29158 bewertet; auf der Verpackungslinie mit gedruckten 2D-Codes ist ISO/IEC 15415 der richtige Anker.

Praktisch bedeutet das: Die Prüfstation hinter dem Drucker kann über die reine Lesung hinaus ein Grading nach ISO/IEC 15415 durchführen und je Verpackung oder je Stichprobe einen Qualitätsgrad dokumentieren. Gegenüber dem Abnehmer entsteht so ein belastbarer Nachweis der Codequalität ab Werk, und intern zeigt der Gradverlauf dieselbe schleichende Verschlechterung wie der Übereinstimmungswert, nur normiert und vergleichbar über Linien hinweg.

Klarschrift und Code gemeinsam prüfen: MHD, Charge und DMC an einer Station

Auf den meisten Verpackungen steht neben dem Code auch Klarschrift: das Mindesthaltbarkeitsdatum und die Chargennummer. Für den Verbraucher und den Handel ist die Klarschrift verbindlich, und ein richtiger Code neben einem falschen MHD ist trotzdem ein Reklamationsfall.

Deshalb wird die Druckkontrolle in realen Projekten häufig zweiteilig aufgebaut. Der Codeleser prüft den maschinenlesbaren Teil: Ist der DataMatrix oder Barcode vorhanden, lesbar, und stimmt der Inhalt mit dem Auftrag überein? Ein Vision-Sensor der Modellreihe IV4 prüft parallel das Erscheinungsbild: Ist die Klarschrift vorhanden, steht sie an der richtigen Position, und entspricht der Text der Vorgabe? Beide Ergebnisse laufen in der Steuerung zu einem gemeinsamen Gut/Schlecht-Urteil zusammen.

Code und Klarschrift stellen unterschiedliche Anforderungen an Optik und Auswertung, und die Kombination zweier spezialisierter Geräte ist robuster als der Versuch, alles mit einem zu erschlagen. Wo ein kleiner gedruckter DMC neben Datum und Charge sitzt, prüft so eine einzige Station in einem Takt alle drei Angaben.

Vom Muster zur Serie: Codegröße, Ruhezone und Untergrund richtig festlegen

Die beste Prüfstation kann nur retten, was der Druck hergibt. Ein Teil der Codequalität wird lange vor der Serienproduktion entschieden, beim Layout des Codes und der Wahl des Untergrunds.

Drei Festlegungen verdienen besondere Aufmerksamkeit:

Codegröße und Zellgröße: Der kleinste dokumentierte gedruckte DataMatrix auf Karton liegt bei etwa 3 x 3 mm. Solche Größen sind machbar, aber sie lassen wenig Reserve: Jede zugesetzte Düse kostet einen größeren Anteil der Zelle, und der Leser braucht entsprechend Auflösung. Wo der Platz es erlaubt, kauft ein größerer Code Prozesssicherheit.
Ruhezone: Der freie Bereich um den Code ist Teil der Symbologie, keine Verzierung. Grafiken, Kanten oder ein zweiter Aufdruck, die in die Ruhezone ragen, verschlechtern die Lesbarkeit.
Untergrund: Saugfähiger und recycelter Karton lässt Farbe auslaufen, glatte Beschichtungen lassen sie verwischen. Die dokumentierten Fälle mit verwischender Farbe auf bestimmten Kartonqualitäten zeigen, dass ein Substratwechsel im Einkauf eine Leseanlage aus dem Tritt bringen kann. Kartonqualität gehört deshalb in die Änderungskontrolle der Linie.

Der verlässliche Weg von der Idee zur Serie führt über Drucktests mit den realen Substraten, gefolgt von Leseversuchen mit den schlechtesten Exemplaren. Wer Codegröße, Ruhezone und Untergrund so festlegt und die Prüfung hinter dem Drucker mitplant, hat den Regelkreis komplett.

Häufige Fragen

F Warum sollte direkt nach dem Drucken gelesen werden und nicht erst am Linienende?

Je weiter die Prüfung vom Drucker entfernt ist, desto mehr fehlerhafte Verpackungen entstehen, bevor der Fehler auffällt, und desto schwerer ist die Ursache zuzuordnen. Ein Leser unmittelbar hinter dem Druckkopf prüft jeden Code im Entstehungstakt und meldet den Fehler, solange er genau einer Verpackung und einer Ursache zugeordnet werden kann. Eine Erfassung am Linienende ergänzt diese Prüfung, ersetzt sie aber nicht.

F Was ist der Übereinstimmungswert und wozu dient er?

Der Übereinstimmungswert, englisch matching level, gibt an, wie viel Reserve zwischen dem aufgenommenen Codebild und der Grenze der Lesbarkeit lag. Verschlechtert sich der Druck schleichend, etwa durch zusetzende Düsen, sinkt der Wert über Stunden, bevor der erste No-Read auftritt. Wird er aufgezeichnet und mit einer Warnschwelle versehen, dient er als Frühwarnung, sodass die Druckkopfreinigung geplant erfolgen kann statt nach dem Ausfall.

F Nach welcher Norm wird die Qualität gedruckter Codes bewertet?

Für gedruckte 2D-Codes gilt ISO/IEC 15415, für Strichcodes gilt ISO/IEC 15416. Die Norm bewertet Parameter wie Kontrast, Modulation und die Beanspruchung der Fehlerkorrektur und fasst sie in Qualitätsgraden zusammen. Direktmarkierungen auf Bauteilen werden dagegen nach ISO/IEC TR 29158 bewertet. Ein Grading nach ISO/IEC 15415 an der Linie liefert den Nachweis, dass die Codes das Werk in der vereinbarten Qualität verlassen haben.

F Können Code und Klarschrift an derselben Station geprüft werden?

Ja, und in realen Projekten ist das der Standardaufbau. Der Codeleser prüft Vorhandensein, Lesbarkeit und Inhalt des Codes, ein Vision-Sensor der Modellreihe IV4 prüft parallel Klarschriftangaben wie MHD und Charge auf Vorhandensein, Position und Inhalt. Beide Ergebnisse werden in der Steuerung zu einem gemeinsamen Gut/Schlecht-Urteil verknüpft, sodass jede Verpackung in einem Takt vollständig geprüft ist.

F Wie klein darf ein gedruckter DataMatrix-Code auf Karton sein?

Dokumentiert sind gedruckte DataMatrix-Codes ab etwa 3 x 3 mm auf Karton. Solche Größen funktionieren, lassen aber wenig Reserve gegen zusetzende Düsen und verlangen ausreichend Auflösung am Leser. Wo der Platz es zulässt, erhöht ein größerer Code mit sauberer Ruhezone die Prozesssicherheit deutlich.

F Was tun, wenn die Farbe auf bestimmten Kartonsorten verwischt?

Verwischende Farbe auf einzelnen Kartonqualitäten ist ein dokumentiertes, wiederkehrendes Problem, das stromabwärts sporadische No-Reads erzeugt. Kurzfristig hilft die Prüfung direkt hinter dem Drucker, die betroffene Verpackungen sofort ausschleust, und der Übereinstimmungswert zeigt die Verschlechterung im Trend. Dauerhaft gehört die Kartonqualität in die Änderungskontrolle, damit ein Substratwechsel im Einkauf vor der Serie mit Druck- und Lesetests geprüft wird.

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