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激光贴标系统
激光二极管阵列贴标系统给水果贴标带来新变革
材料来源:ISL           录入时间:2010-11-4 10:25:12

去年10月,Sinclair Systems国际公司——新鲜果蔬产品标签制作的领导者,推出了基于激光二极管阵列技术的VPS激光贴标系统。VPS系统与Sinclair现有的贴标机能很好地结合在一起,根据不同的水果类别打印出各种条形码、PLU(产品识别)码以及图形(见图1)。 

用于脐橙的激光标记贴纸

              图1、用于脐橙的激光标记贴纸  

该系统的核心是一个超宽激光二极管阵列,由Intense公司出品,可发出数百束独立寻址的激光束,使标签的印刷只需一步完成而不需要振镜扫描技术。Sinclair公司在美国加州已经成功完成现场试验,正准备向他们的客户推广该产品。 

一段时间以来,果蔬行业已经认识到按需印刷技术的重要性,即能够根据标签应用的需要,实时创建标签上的信息。到目前为止,大多数的标签仍然是提前被打印好,标签上既包含了品牌信息,也标明了各种不同的产品数据。按需印刷多种标签的技术给果蔬包装商和零售业带来了很大的便利。 

 对水果包装商的好处 

为了使水果标签上增加更多信息,比如标明PLU、原产国、条形码等,对Sinclair公司的客户来说,持有大量库存标签是很有必要的。按需打印技术既节省了库存运输成本,也极大地改善了操作效率。 

Sinclair决定推出按需印刷技术的时候也面临着一个独特的产品开发挑战。如果将替代的新技术引进到现在的工厂,该公司原先安装的设备便会出现了产品过时的问题。因此,新的技术必须设计成对现有贴标机器的升级,即只需要进行少量的改进工作。 

按需标签印刷同时也减少了水果包装商所需的标签贴标机数量。到目前为止,每个水果分拣机应用了不同的标签贴标机,且每台都配有特制的标签。例如,每个水果分拣机可能配有三台贴标机,配备了大、中、小不同尺寸的水果标签。水果被运输到贴标机之前,通过自动筛选系统区分大小。这个尺寸的信息用来指引标签贴标机在三种尺寸之中选择合适的标签贴到水果上。 

改进过的VPS激光贴标应用系统

图2、改进过的VPS激光贴标应用系统

在这个实例中,原来的三台贴标机可被配备VPS改进系统的单台贴标机代替(见图2)。新的贴标机配有一卷标签,标签上包含有品牌信息和一块空白地方,用于标明不同的产品资料。有关尺寸的数据用来告知VPS系统,以打印出合适的PLU编码和/或者条形码。 

 除了降低标签的库存和贴标机的数量,按需打印技术也带来了一系列的节约措施。库存管理大大简化,需要的SKU数量更少并降低了报废率。更短或特殊产品的标签也不再是问题。因过度库存或缺货导致的成本损失也降低了。更换标签时的操作失误和工作时间也得以改善。 

对于零售商的好处 

食品安全和追踪性能正在变得越来越重要。近年来,新闻媒体大量报道了一些食品安全问题和事件。VPS系统能够在打印PLU和条形码之外,标明产品资料和产地信息,使得记录和追踪单个水果成为了可能。 

可利用的技术 

Sinclair公司在广泛考虑了许多不同的技术之后,决定使用Intense公司的DLAM二极管阵列技术开发新的系统。 

表1包含了曾被考虑过的一些可利用的技术。 

水果贴标的可用技术

表1、水果贴标的可用技术

许多Sinclair公司的竞争对手曾尝试安装配备喷墨打印机和热敏打印机,但无法在可行的商业成本下提供必需的产品质量和可靠性。 

激光贴标提供了避免其它技术缺陷的解决方案。激光贴标是无接触的,激光打标是非接触的,因此磨损和打印质量下降不是问题(这在利用直接热敏打印的情况下,时有发生);没有任何消耗品(而在喷墨技术中,必须非常小心地控制油墨粘度);而且没有和水果表皮的直接接触,不会产生对水果的破坏(这在直接激光打标水果中会出现)。 

直接热敏或热转移

根据定义,在打印时热敏打印系统的打印头要与标签接触。这导致打印头的磨损和打印质量的下降。特别是在相对恶劣的环境里这个问题更加突出,比如在一家污染物和灰尘司空见惯的包装厂里。 

当打印头磨损的时候,印刷内容的丢失是经常出现的现象。而在这种情况下打印条形码是绝对不可接受的。 

 Sinclair公司利用的标签基材对其技术和产品非常重要。如果希望能够可靠地将标签贴到水果上,标签的灵活性和兼容性很重要。由于热敏打印具有的接触性特点会产生热量,而这导致了需要使用更厚、更牢固的标签。然而,这也产生了副作用——因为标签更坚硬,从而降低了粘贴性能。 

当标签通过热敏打印机和贴标系统的时候,需要保持对标签的精确控制。这意味着标签必须在水果传送到贴标机之前就提前打印出来。平均地,标签预先在10个水果之前打印出来。如果水果传输带停了,或者有一个水果从传输带跌落下来,就会造成麻烦。 

也许热敏打印标签的最大问题就是成本和消耗品的管理。因为打印头每打印50-75万张就需要更换一次,这样的话,每个星期都需要更换。 

喷墨打印机

由于喷墨打印是一种非接触的打印技术,油墨与介质之间的空间非常小(小于5毫米)。这比热转移或直接热敏的方式要好些,但效果微不足道。喷墨打印机很容易被包装厂房里的污垢和尘屑堵塞。堵塞引起的后果就是打印像素的缺失,这样出来的条形码没法被读码。同热敏打印系统一样,喷墨打印也需要在水果到达之前就将标签打好。 

喷墨系统可以获得较高的速度。然而,在Sinclair公司的速度要求下,干燥时间也是一个问题,油墨在应用过程中经常被擦掉。 

如前所述,Sinclair公司所用的聚乙烯标签是整个技术的关键部分,它是性能上更优越的纸质标签。能在聚乙烯标签上快速干燥的食品级油墨很难找到。而且油墨也是易耗品,需要由客户来维护,墨盒必须得到频繁的更换。 

固体激光器

光纤或二极管泵浦固体(DPSS)激光系统,经常用于产品打标。但是,考虑到高速以及大宽度打印的综合要求,它们不适合Sinclair公司的应用中。因扫描技术无法在整个印刷范围内移动光束,也不能做到在所需印刷速度下保证印刷质量。 

 二极管激光打标系统

 VPS系统建立于一个庞大的发光二极管激光阵列,其供电电路确保能单独驱动每个激光器。定制的光学元件用来传输激光束到标签上完成打印(图3)。 

VPS激光贴标系统原理图

图3、VPS激光贴标系统原理图

标签本身是由Sinclair公司开发出来的,包含了激光可标记层。化学配方的设计起到最大限度地吸收激光能量的作用,从而确保高速的印刷。该标签已通过了食品安全认证。 

该系统被设计用于改进Sinclair公司现有的贴标机RM6。经过多年的使用,RM6机器被证明是快速和值得信赖的设备。该系统采用了Sinclair公司开发的专有技术。它能从一卷标签中抽出一张,然后很轻柔地被传输、粘贴到水果上,没有损坏的危险。这通过一套轮动的可伸缩橡胶管即可实现操作。 

VPS打印系统安装到贴标机上后,当标签从标签卷移动到水果表面时,可以直接将激光束阵列打在标签上。这意味着,在需要的时候,便能即刻打印出标签。 

Intense公司是向印刷业提供半导体激光器的领先供应商,在CTP、数字印刷和直接标记等领域服务于多家知名公司。在数百个高功率、独立寻址的发射管传输激光阵列方面,Intense公司的DALM技术在激光行业内是独一无二的。二极管阵列技术高度可靠,这已经在过去很多年内得到了证明。 

先进的晶片调准技术允许Intense公司将多种激光阵列芯片彼此相邻安装,这样能在整个阵列中维持恒定的距离。该技术已经模块化,并能创造出几英寸的大阵列,可提供超过500毫瓦的激光发射功率。 

现场测试 

Sinclair公司曾在美国加州的一家柑橘包装厂进行现场测试。2009年8月开始安装系统并运行。当年10月柑橘收获季节到来之际,标签测试开始进行。实验进行得很顺利,该系统的生产质量也得到了包装厂的认可,并于2010年1月份开始正式生产。 

这家包装厂利用新系统生产三种不同条形码的标签,分别用于小、中、大三种尺寸的脐橙。为了评估该系统,Sinclair公司从两个方面来衡量:条形码的扫描百分比和贴标百分比。在过去的生产运行中,公司实现了100%的条形码扫描率,超过95%的水果贴上了标签(这是正常贴标操作的典型成功比率)。  

结论

 激光二极管阵列贴标系统已成功地被引入到要求极高的应用中。二极管阵列贴标技术的印刷范围更宽,可靠性更佳,具有更高的线性打印速度(大于1.5米/秒)、更好的打印质量,这一切均将使二极管阵列直接标记系统在未来赢得更大范围的新产品贴标机遇。

 本文作者Steve Gorton先生是 Intense公司的生产线总监,M. Scott Howarth博士是Sinclair Systems公司的研发总监。


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