CN101419158B - 一种打印介质识别系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种打印介质识别系统和方法，采用数字式调节脉宽调制信号占空比的方式控制光源亮度，测量打印介质对应的占空比，计算打印介质对应的占空比与校正介质或校正模式对应的占空比之比值，作为打印介质类型的特征参数，并与标准特征值参数比对，从而实现与设计电路、器件参数无关的打印介质识别。

Description

一种打印介质识别系统和方法

技术领域

本发明关于一种介质识别系统和方法，特别是有关于一种应用于各类打印装置的打印介质识别系统和方法。

背景技术

现有的打印机(如喷墨打印机、激光打印机等)由于需要依据打印介质的不同类型，采取不同的打印控制方式，以达到适合不同打印介质的较好输出品质。一般的做法是打印前让用户在设定菜单中指定将要被打印的介质类型，但操作比较繁琐，且用户也不易分辨各种纸的具体型号，很容易造成混淆和打印品质的下降。

为此，业内厂商针对性的提出了打印介质自动识别功能，其主要原理是利用不同类型纸张对光的反射、散射及透射会有各自不同的反射率或透射率特性。具体来说，是通过光源以固定的角度照射纸张表面，光学传感器以固定的角度接收反射(或散射、透射)的光信号，将感应信号放大和模数(A/D)转换成数值后，通过判别其信号大小的范围或者经过傅立叶(Fourier)变换后的空间频率特性来区分纸张类型。

但是由于整个识别过程中需要将光学传感器感应到的模拟信号进行模数转换成数字信号，然后才能被后续的处理控制单元来进行分析处理，因此在电路结构和控制程序上比较复杂，元件成本较高。另外，由于这样的系统得到的相关感应信号会因整个系统的电路设计不同、电气元件(如光源，传感器，放大器，模数转换器)的个体差异等而存在变化，换句话说，传感器得到的信号不但与打印介质(如纸张)的特性相关，而且还和系统本身的差异性相关。因此，可能造成不同打印机间较大的信号误差，导致无法判别或者误判纸张类型的情况发生。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种打印介质识别系统和方法，采用数字式调节脉宽调制(PWM，pulse width modulation)信号的占空比(duty ratio)的方式控制光源亮度，测量和计算各打印介质对应的占空比与校正片(或校正模式)对应的占空比之比值，作为各打印介质类型的特征参数，从而实现与设计电路、器件参数无关的介质识别。

根据本发明的一个方面，提供一种打印介质识别系统，用以判断打印介质的类型，该系统包含光源、光学传感器、信号比较电路、存储单元和信号处理单元。光学传感器接收自光源的光信号，并转化成电信号。信号比较电路用以比较所述电信号与一预定的参考信号，并输出判别信号。存储单元存储不同打印介质的标准特征值参数。信号处理单元产生具有第一占空比的脉宽调制信号，用以控制光源的亮度，信号处理单元接收并根据判别信号调节脉宽调制信号的第一占空比。校正时，光学传感器接收光源经校正介质的光信号，信号处理单元调节脉宽调制信号使信号比较电路接收的电信号与参考信号相等，并记录此时脉宽调制信号的第二占空比。测量时，光学传感器接收光源经打印介质的光信号，信号处理单元调节脉宽调制信号使信号比较电路接收的电信号与参考信号相等，并记录此时脉宽调制信号的第三占空比。信号处理单元将该第三占空比与该第二占空比的比值作为被测特征值，并与存储单元中的标准特征值参数比对，判别打印介质类型。

根据本发明的另一个方面，提供一种打印介质测量方法，用以测量被测介质的占空比，包含：利用信号处理单元调节脉宽调制信号的占空比来控制光源的亮度；利用光学传感器将光源经被测介质的光信号转化成电信号；调节所述脉宽调制信号的占空比，使所述电信号与一预定的参考信号相等；记录此时的占空比。

根据本发明的测量方法，其中还包含：利用信号放大电路放大所述光学传感器输出的电信号。

根据本发明的测量方法，其中还包含：对该被测介质上的多点进行测量，记录下每点对应的占空比，并计算平均值。

根据本发明的又一个方面，提供一种打印介质识别方法，用以判断打印介质的类型，包含：存储不同打印介质的标准特征值参数；生成校正占空比；利用打印介质测量方法对该打印介质测量并得到特征占空比；计算该打印介质的特征值，其中所述特征值等于所述特征占空比与所述校正占空比的比值；将该打印介质的特征值与所述标准特征值参数比对，判别该打印介质的类型。

本发明有益效果在于：由于不需要复杂的模数转换处理，且只需检测感应信号大小固定的一个信号值，因此电路结构简单，成本较低，且信号反馈迅速。由于特征值与电路设计及各元器件的差异无关，只与打印介质特性相关，因此提高了测量和判别的准确度。

附图说明

图1为本发明的打印介质识别系统结构示意图；

图2为本发明的打印介质测量方法流程图；

图3为本发明的打印介质采样测量方法流程图；

图4为本发明的打印介质识别方法流程图；

图5为本发明的标准特征值表的形成方法流程图；

图6为本发明的一实施例的工作流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

在使用打印装置时，打印介质一般为任意合适类型的片状材料，如普通纸、相片纸、卡片材料、信封、织物、胶片等，其中普通纸是最经常使用的打印介质。参照图1，其示出了本发明的打印介质识别系统100的结构示意图。打印介质识别系统100用以判断打印介质1的类型，包含光源10、光学传感器20、信号比较电路30、信号处理单元40和存储单元60。在一实施例中，光源10为发光二极管(LED)。光学传感器20接收自光源10经打印介质1的光信号12，并转化成电信号22。

信号比较电路30用以比较电信号22与一预定的参考信号32的大小关系，并输出判别信号34。参考信号32的值由电路的设定，可为固定值。判别信号34为电信号22与参考信号32的大小比较后的响应，可分为高、相等和低三档。在光学传感器20和信号比较电路30之间还可以设置信号放大电路50，用以放大光学传感器20输出的电信号22。

存储单元60存储不同打印介质的标准特征值参数62。信号处理单元40产生具有第一占空比的脉宽调制(PWM)信号42，用以控制光源10的亮度，信号处理单元40接收并根据判别信号34调节脉宽调制信号42的第一占空比。校正时，光学传感器20接收光源10经校正介质的光信号12，信号处理单元40调节脉宽调制信号42使信号比较电路30接收的电信号22与参考信号32相等，并记录此时脉宽调制信号42的第二占空比。所述校正介质可以为校正片或空气。在不同的实施例中，光学传感器20可以接收经校正介质反射、透射或者散射的光信号。测量时，光学传感器20接收光源10经打印介质1的光信号12，信号处理单元40调节脉宽调制信号42使信号比较电路30接收的电信号22与参考信号32相等，并记录此时脉宽调制信号42的第三占空比。在不同的实施例中，光学传感器20可以接收经打印介质1反射、透射或者散射的光信号。信号处理单元40将该第三占空比与该第二占空比的比值作为被测特征值，并与存储单元60中的标准特征值参数62比对，判别打印介质1类型。

参照图2，其示出了本发明的打印介质测量方法200流程图。在本发明的打印介质识别方法中，需要测量被测介质的占空比。在S201开始测量后，在S202，利用信号处理单元40调节脉宽调制信号42的占空比，来控制光源10的亮度。

在S204，利用光学传感器20将自光源10经被测介质的光信号12转化成电信号22。若信号强度太弱，还可以在S206，利用信号放大电路50放大光学传感器20输出的电信号22。

在S208，判断经过放大的电信号22是否等于参考信号32？若不相等，反馈给信号处理单元40一个判别信号34，并返回S202，再次调节脉宽调制信号42的占空比，直到使电信号22与参考信号32相等为止。

在S210，当电信号22与参考信号32相等时，记录此时的脉宽调制信号42的占空比。在S212，结束测量。

为了防止单点测试时每次的测量误差可能会比较大，可采取增加采样点数的方法，对被测介质上的多点进行测量，记录下每点对应的占空比，并对其进行取平均或其他数学运算，以得到较为准确和稳定的测量值。

参照图3，其示出了本发明的打印介质采样测量方法300流程图。在S301开始采样测量后，在S302，移动光学传感器20到被测介质上的一点。在S304，利用信号处理单元40调节脉宽调制信号42的占空比，来控制光源10的亮度。在S306，利用光学传感器20将自光源10经被测介质的光信号12转化成电信号22。若信号强度太弱，还可以在S308，利用信号放大电路50放大光学传感器20输出的电信号22。在S310，判断经过放大的电信号22是否等于参考信号32？若不相等，反馈给信号处理单元40一个判别信号34，并返回S304，再次调节脉宽调制信号42的占空比，直到使电信号22与参考信号32相等为止。在S312，当电信号22与参考信号32相等时，记录此时的脉宽调制信号42的占空比。

在S314，判断是否达到采样点数目？若没有达到采样点的数目要求，返回S302，移动光学传感器20到被测介质上新的一点，然后测量对应被测介质上新的一点的占空比。在S316，若达到采样点的数目要求，保存各采样点占空比。更进一步，还可以对这些采样点占空比进行数学运算，如计算平均值、标准差等。在S318，结束采样测量。

参照图4，其示出了本发明的打印介质识别方法400流程图。本发明的打印介质识别方法用以自动判断打印介质1的类型，依据打印介质1的不同类型，打印机可以采取不同的打印模式，以达到更好的输出品质。在S401开始识别后，在S402，存储不同打印介质的标准特征值参数62。

各种打印介质的标准特征值会事先就被存储到识别系统100内的非易失性存储单元60，在实际对介质测量和判定时起到比较基准的作用。参照图5，其示出了本发明的标准特征值参数62的形成方法流程图。在一实施例中，标准特征值参数62由以下方法获得。在S501开始形成标准特征值参数后，在S502，利用打印介质采样测量方法300对校正介质测量，对校正介质上多点采样得到的占空比计算平均值，得出平均基准占空比D’₀。此处的校正介质为具有一稳定表面特性的校正片，用以校正不同打印装置上识别系统100的系统误差。在S504，利用打印介质采样测量方法300对已知的各种打印介质测量，分别对每种打印介质上多点采样得到的占空比计算平均值和标准差d，得到每种打印介质对应的平均占空比D’_n、上限平均占空比D’_max和下限平均占空比D’_min，其中上限平均占空比D’_max和下限平均占空比D’_min分别由平均占空比D’_n和标准差d计算得到，例如：D’_max＝D’_n+Kd，D’_min＝D’_n-Kd，其中K为自然数。在S506，计算每种打印介质对应的标准特征值P’_n、上限特征值P’_max和下限特征值P’_min，其中P’_n＝D’_n/D’₀，P’_max＝D’_max/D’₀，P’_min＝D’_min/D’₀。在S508，存储所述每种打印介质的标准特征值P’_n、上限特征值P’_max和下限特征值P’_min，形成标准特征值参数62。其中由下限特征值P’_min和上限特征值P’_max可组成特征值范围，在比对时，除了直接和标准特征值P’_n比对，也允许以是否落在所述特征值范围内为判别标准。在S510，结束。

接着图4所示的识别方法，在S404，生成并存储校正占空比D₀。在一实施例中，校正占空比D₀利用打印介质测量方法300对校正介质测量而得到。具体地说，是在一台各项参数达标且稳定的标准机台上，先对校正介质进行采样，并对得到的占空比数据进行平均，得到校正占空比D₀。

考虑到安装在打印装置内的校正片或校正区域比较容易受到灰尘、墨水等的污染，可能造成校正时，光学传感器20得到的信号受以上影响而造成校正占空比D₀的较大偏差。在另一实施例中，提出在打印装置使用时可不使用校正介质的校正模式。每台打印装置在制造好时，存储单元除了存储不同打印介质的标准特征值参数62，还存储本打印装置的初始校正占空比D_0-ini。初始校正占空比D_0-ini是在打印装置出厂前利用打印介质采样测量方法300对标准校正介质测量，再计算平均值得到。在打印装置使用时，先读取存储的标准特征值参数62和初始校正占空比D_0-ini，再利用打印介质采样测量方法300对打印介质1测量，计算该些占空比的平均值得到初始特征占空比D_n-ini。计算打印介质1的初始特征值P_n-ini，其中P_n-ini＝D_n-ini/D_0-ini。将打印介质1的初始特征值P_n-ini与标准特征值参数62比对，判别打印介质1的类型，并提取该类型的打印介质的标准特征值P’_n。计算校正占空比D₀，其中D₀＝D_n-ini/P’_n。最后将校正占空比D₀更新存储到打印装置的识别系统100的存储单元。

继续参照图4，在S406，利用打印介质测量方法200对打印介质1测量并得到特征占空比D_n。在一实施例中，也可以利用打印介质采样测量方法300对打印介质1测量，并计算平均值作为特征占空比D_n。

在S408，计算打印介质1的特征值P_n，其中特征值P_n为特征占空比D_n与校正占空比D₀的比值。在S410，将打印介质1的特征值P_n与标准特征值参数62比对，判别打印介质1的类型。需要强调的是，此处所指的与标准特征值参数62比对，除了直接和前述的标准特征值P’_n比对外，也可以是比对特征值P_n是否落在由前述下限特征值P’_min和上限特征值P’_max组成的特征值范围内。在S412，结束识别。

在不同的实施例中，光学传感器20可以接收经打印介质1反射、透射或者散射的光信号12，打印介质识别方法400还可同时运用反射、透射、散射其中两种或三种全用的方式，来得到打印介质在反射、透射或散射情况下的特征值P_n，共同与相对应的标准特征值参数62比对，从而更准确地判定打印介质1的类型。

参照图6，其示出了本发明一实施例的工作流程图。在A610标准机台测量时，通过S612测量得到各种打印介质的标准特征值参数62。在A620打印装置生产时，通过S622将标准特征值参数62存储进每台打印装置的非易失性存储单元。在A630打印装置使用时，通过S632先采样校正介质得校正占空比D₀，再通过S634采样打印介质1得特征占空比D_n，最后通过S636计算打印介质1的特征值P_n＝D_n/D₀，将其与标准特征值参数62比对，判别被测打印介质1的类型。

利用本发明的打印介质识别系统与方法，将各种打印介质的标准特征值参数存于非易失性的存储部中，通过计算当前被测介质的特征值并与之比对，从而判别相应的打印介质类别。

信号处理单元可带有脉宽调制功能，由数值直接精确控制脉宽调制信号的占空比，特征值直接由脉宽调制信号的占空比数值计算得到，不需要复杂的模数转换，电路简单，成本较低；且所选的特征值与电路设计和各元器件的差异无关，只与被测打印介质特性相关，提高了测量和判别的准确度。

在测量前各台打印装置可以自行校正，得到更准确的打印介质特征值，同时克服了器件老化、元件参数随温度等因素变化的影响。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种打印介质识别系统，用以判断打印介质的类型，其特征在于包含：

光源；

光学传感器，接收自所述光源经被测介质的光信号，并转化成电信号；

信号比较电路，用以比较所述电信号与一预定的参考信号，并输出判别信号；

存储单元，存储不同打印介质的标准特征值参数；

信号处理单元，产生具有第一占空比的脉宽调制信号，用以控制所述光源的亮度，所述信号处理单元接收并根据所述判别信号调节所述脉宽调制信号的第一占空比；

校正时，光学传感器接收所述光源经校正介质的光信号，所述信号处理单元调节脉宽调制信号使所述信号比较电路接收的电信号与该参考信号相等，并记录此时脉宽调制信号的第二占空比；

测量时，光学传感器接收所述光源经打印介质的光信号，所述信号处理单元调节脉宽调制信号使所述信号比较电路接收的电信号与该参考信号相等，并记录此时脉宽调制信号的第三占空比；

所述信号处理单元将该第三占空比与该第二占空比的比值作为被测特征值，并与所述存储单元中的标准特征值参数比对，判别打印介质类型。

2.如权利要求1所述的识别系统，其特征在于还包含：信号放大电路，设置在所述光学传感器和信号比较电路之间，用以放大所述光学传感器输出的电信号。

3.如权利要求1所述的识别系统，其特征在于：所述校正介质为校正片或空气。

4.如权利要求1所述的识别系统，其特征在于：所述光学传感器是接收经所述打印介质和校正介质反射、透射或者散射的光信号。

5.一种打印介质识别方法，用以判断打印介质的类型，其特征在于包含：

存储不同打印介质的标准特征值参数；

生成并存储校正占空比；

利用打印介质测量方法对打印介质测量并得到特征占空比，其中所述打印介质测量方法包含：

利用信号处理单元调节脉宽调制信号的占空比来控制光源的亮度；

利用光学传感器将光源经被测介质的光信号转化成电信号；

调节所述脉宽调制信号的占空比，使所述电信号与一预定的参考信号相等；

记录此时的占空比；

计算所述打印介质的特征值，其中所述特征值为所述特征占空比与所述校正占空比的比值；

将所述打印介质的特征值与所述标准特征值参数比对，判别所述打印介质的类型。

6.如权利要求5所述的识别方法，其特征在于所述打印介质测量方法还包含：利用信号放大电路放大所述光学传感器输出的电信号。

7.如权利要求5所述的识别方法，其特征在于所述打印介质测量方法还包含：对所述被测介质上的多点进行测量，记录下每点对应的占空比。

8.如权利要求7所述的识别方法，其特征在于所述标准特征值参数由以下方法获得：

利用所述打印介质测量方法对校正介质进行测量，由该些占空比计算平均值得到平均基准占空比；

利用所述打印介质测量方法对各种打印介质测量，分别对每种打印介质的该些占空比计算平均值和标准差，得到每种打印介质对应的平均占空比、上限平均占空比和下限平均占空比，其中所述上限平均占空比和所述下限平均占空比分别由所述平均占空比和所述标准差计算得到；

计算每种打印介质对应的标准特征值、上限特征值和下限特征值，其中所述标准特征值、上限特征值和下限特征值分别为所述平均占空比、上限平均占空比和下限平均占空比与所述平均基准占空比的比值；

存储所述每种打印介质的标准特征值、上限特征值和下限特征值，形成所述的标准特征值参数。

9.如权利要求8所述的识别方法，其特征在于所述生成校正占空比的步骤包含：

提供初始校正占空比；

利用所述打印介质测量方法对打印介质测量，计算该些占空比的平均值得到初始特征占空比；

计算所述打印介质的初始特征值，其中所述初始特征值为所述初始特征占空比与所述初始校正占空比的比值；

将所述打印介质的初始特征值与所述标准特征值参数比对，判别该打印介质的类型，并提取该类型的打印介质的标准特征值；

计算所述校正占空比，其中所述校正占空比为所述初始特征占空比与所述标准特征值的比值。

10.如权利要求7所述的识别方法，其特征在于：所述校正占空比是利用所述打印介质测量方法对校正介质测量而生成。

11.如权利要求5所述的识别方法，其特征在于：利用所述光学传感器接收经所述打印介质反射、透射、散射的光信号中的至少一种来对所述打印介质测量，得到所述打印介质的特征值。

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