CN113406867B - 基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机 - Google Patents

Abstract

本发明属于打印机成像调整领域，具体涉及了一种基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，旨在解决现有激光打印机无法自适应调整，导致成像质量达不到预期且造成耗材浪费的问题。本发明包括：通过打印质量检测器获取激光打印机的打印图像影像；打印机控制器根据原始打印图像和打印图像影像生成打印质量问题报告，并进行各部件调整量计算后生成第一、第二、第三、第四控制信息分别发送至感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块、定影压力调整模块；各模块根据对应的控制信分别进行感光鼓电压、激光强度、定影温度和定影压力调整。本发明实现激光打印机的打印质量自适应调整，并且打印质量识别效率高、打印效率高。

Description

基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机

技术领域

本发明属于打印机成像调整领域，具体涉及了一种基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机。

背景技术

随着打印技术的发展，打印机已经广泛应用于人们的生活、学习和工作等方面，是人们常用的办公设备之一。激光打印机工作过程所需的控制装置和部件的组成、设计结构、控制方法和采用的部件会因厂牌和机型不同而有所差别，如：①对感光鼓充电的极性不同；②感光鼓充电采用的部件不同。有的机型使用电极丝放电方式对感光鼓进行充电，有的机型使用充电胶辊(FCR)对感光鼓进行充电；③转印采用的部件有所不同；④感光鼓曝光的形式不同，有的机型使用扫描镜直接对感光鼓扫描曝光，有的机型使用扫描后的反射激光束对感光鼓进行曝光。

虽然打印机各有不同，但其工作原理基本一样，由激光器发射出的激光束，经反射镜射入声光偏转调制器；与此同时，由计算机送来的二进制图文点阵信息，从接口送至字形发生器，形成所需字形的二进制脉冲信息，由同步器产生的信号控制高频振荡器，再经频率合成器及功率放大器加至声光调制器上，对由反射镜射入的激光束进行调制；调制后的光束射入多面转镜，再经广角聚焦镜把光束聚焦后射至感光鼓表面上，使角速度扫描变成线速度扫描；感光鼓表面先由充电极充电，使其获得一定电位，之后经载有图文映像信息的激光束的曝光，便在硒鼓的表面形成静电潜像；经过磁刷显影器显影，潜像即转变成可见的墨粉像，在经过转印区时，在转印电极的电场作用下，墨粉便转印到普通纸上，最后经预热板及高温热滚定影，即在纸上熔凝出文字及图像；在打印图文信息后，清洁辊把未转印走的墨粉清除，消电灯把鼓上残余电荷清除，再经清洁纸系统作彻底的清洁，即可进入新的一轮工作周期。

可见，感光鼓的电位和激光束的强度、密度以及定影装置的温度和压力都会对最终的成像质量造成影响，而现有的激光打印机出厂后，感光鼓的电位和激光束的强度、密度以及定影装置的温度和压力很难灵活调整，随着打印机长期使用，一些装置磨损或者其他原因对感光鼓、激光器以及定影装置造成的影响，都会使得打印机成像质量有不同程度的下降，并造成耗材的浪费。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有激光打印机无法自适应调整，导致成像质量达不到预期且造成耗材浪费的问题，本发明提供了一种基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，包括进给器、感光鼓、感光鼓充电装置、激光器、定影装置、成像输出器，该激光打印机还包括打印质量检测器、打印机控制器、感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块和定影压力调整模块；

所述打印质量检测器，用于获取所述激光打印机的打印图像影像；

所述打印机控制器，用于根据原始打印图像与所述打印图像影像生成打印质量问题报告，并进行感光鼓电压调整量、激光强度调整、定影温度调整量和定影压力调整量计算，根据计算结果生成第一控制信息、第二控制信息、第三控制信息和第四控制信息后分别发送至感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块和定影压力调整模块；

所述感光鼓电压调整模块，用于根据所述打印机控制器的第一控制信息进行感光鼓电压调整；

所述激光强度调整模块，用于根据所述打印机控制器的第二控制信息进行激光强度调整；

所述定影温度调整模块，用于根据所述打印机控制器的第三控制信息进行定影温度调整；

所述定影压力调整模块，用于根据所述打印机控制器的第四控制信息进行定影压力调整。

在一些优选的实施例中，所述打印质量问题为：

若打印图像的像素灰度值大于设定上限阈值，则打印质量问题为打印颜色过浅；若打印图像的像素灰度值小于设定下限阈值，则打印质量问题为打印颜色过深；

若打印图像的像素灰度值的一致性低于设定第一阈值，则打印质量问题为打印不均匀；

若打印图像的像素灰度值与原始打印图像的像素灰度值的差异大于设定第二阈值，则打印质量问题为打印不完整。

在一些优选的实施例中，所述打印质量问题，其识别方法为：

步骤S10，通过打印质量检测器获取所述激光打印机的打印图像影像；

步骤S20，分别将所述原始打印图像与打印图像影像中像素灰度值高于设定阈值的像素的灰度值置为255，获得第一原始打印图像与第一打印图像影像；

步骤S30，基于所述第一原始打印图像，分别对所述第一原始打印图像与第一打印图像影像进行网格划分，获得网格化的原始打印图像与打印图像影像；

步骤S40，基于网格化的原始打印图像中各网格的灰度值不为255的像素点的分布进行检测网格优先级划分；

步骤S50，按照优先级从高到低，分别判断当前网络是否存在打印质量问题，若存在则停止检测，并生成打印质量问题报告。

在一些优选的实施例中，步骤S30中基于所述第一原始打印图像，分别对所述第一原始打印图像与第一打印图像影像进行网格划分，其方法为：

根据所述第一原始打印图像的文字、图像和线条，将所述第一原始打印图像与第一打印图像影像划分为文字区域、图像区域和线条区域；

根据所述文字区域中的文字分布情况设定聚类数量，并进行所述文字区域中灰度值不为255的像素的聚类，将所述文字区域划分为设定聚类数量的网格；

根据所述图像区域中的图像分布情况设定聚类数量，并进行所述图像区域中灰度值不为255的像素的聚类，将所述图像区域划分为设定聚类数量的网格；

根据所述线条区域中的线条分布情况，将所述线条区域划分为设定数量的网格。

在一些优选的实施例中，步骤S40包括：

获取网格化的原始打印图像中各网格的区域面积和包含的灰度值不为0的像素数量；

基于所述区域面积和所述像素数量，获取各网格的像素密度；

将所述像素密度从高到低排序，并按照所述像素密度的排序，进行对应的各网格的优先级排序。

在一些优选的实施例中，所述原始打印图像为彩色图像时，在进行打印质量识别之前还需要将所述原始打印图像转换为灰度图像。

在一些优选的实施例中，所述打印机控制器，还用于基于所述打印质量信息报告判断当前打印页是否为作废页，并记录所述作废页。

在一些优选的实施例中，所述打印机控制器，在当前打印任务完成后，控制所述激光打印机进行当前打印任务中作废页的重打印。

本发明的有益效果：

（1）本发明基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，通过打印质量检测器实时检测打印页的质量，若存在打印质量问题，例如打印颜色过深或过浅，打印不均匀，或者打印不完整，则根据打印质量问题计算感光鼓电压、激光强度、定影温度和定影压力调整量计算，通过设置的调整模块分别进行感光鼓电压、激光强度、定影温度和定影压力的调制，实现激光打印机的打印质量自适应调整。

（2）本发明基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，在进行打印质量识别时，对图像进行网格划分，并对划分的网格进行优先级排序，按照优先级从高到低的顺序进行打印质量识别，一旦识别到某个网格存在打印问题，则将整个打印页作为作废页，不再进行进一步的判断，有效提升了打印质量识别的效率。

（3）本发明基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，对作废的打印页进行记录，并在当前打印任务完成后，自动进行作废页的重打印，无需手动查找和人工干预，从而大大提升了打印效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机的组成框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的一种基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，包括进给器、感光鼓、感光鼓充电装置、激光器、定影装置、成像输出器，该激光打印机还包括打印质量检测器、打印机控制器、感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块和定影压力调整模块；

所述打印质量检测器，用于获取所述激光打印机的打印图像影像；

所述打印机控制器，用于根据原始打印图像与所述打印图像影像生成打印质量问题报告，并进行感光鼓电压、激光强度、定影温度和定影压力调整量计算，根据计算结果生成第一控制信息、第二控制信息、第三控制信息和第四控制信息后分别发送至感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块和定影压力调整模块；

所述感光鼓电压调整模块，用于根据所述打印机控制器的第一控制信息进行感光鼓电压调整；

所述激光强度调整模块，用于根据所述打印机控制器的第二控制信息进行激光强度调整；

所述定影温度调整模块，用于根据所述打印机控制器的第三控制信息进行定影温度调整；

所述定影压力调整模块，用于根据所述打印机控制器的第四控制信息进行定影压力调整。

为了更清晰地对本发明基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各模块展开详述。

本发明第一实施例的基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，包括进给器、感光鼓、感光鼓充电装置、激光器、定影装置、成像输出器，还包括打印质量检测器、打印机控制器、感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块和定影压力调整模块，各模块详细描述如下：

打印质量检测器，用于获取所述激光打印机的打印图像影像。

本发明中采用图像传感器在打印机出口处（可以是定影与出纸之间，也可以是出纸之后下一张打印之前）获取打印图像影像，为了提高打印图像影像采集的精度，还可以为图像传感器配置一个光源。

打印机控制器，用于根据原始打印图像与所述打印图像影像生成打印质量问题报告，并进行感光鼓电压、激光强度、定影温度和定影压力调整量计算，根据计算结果生成第一控制信息、第二控制信息、第三控制信息和第四控制信息后分别发送至感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块和定影压力调整模块。

打印质量问题包括：

若打印图像的像素灰度值大于设定上限阈值，则打印质量问题为打印颜色过浅；若打印图像的像素灰度值小于设定下限阈值，则打印质量问题为打印颜色过深；

若打印图像的像素灰度值的一致性低于设定第一阈值，则打印质量问题为打印不均匀；

若打印图像的像素灰度值与原始打印图像的像素灰度值的差异大于设定第二阈值，则打印质量问题为打印不完整。

打印颜色的深浅，其影响因素包括：

基材吸附碳粉量（影响基材吸附碳粉量的情况有感光鼓电位过高或过低，和/或激光束强度过高或过低）、基材吸附密度（影响基材吸附密度的情况有感光鼓电位过高或过低，和/或激光束强度过高或过低，和/或激光束密度过高或过低）、基材碳粉渗透量（影响基材碳粉渗透量的情况有定影压力过低，和/或定影温度过高或过低）等等。

图像有深有浅，即打印图像的像素灰度值一致性较低，其影像因素包括：

基材吸附碳粉均匀性（基材的瑕疵、碳粉出口的出粉不均匀等会引起碳粉吸附不均匀）、基材碳粉渗透均匀性（基材的瑕疵、定影装置的压力辊之间的间隙大小不均、温度传导导致的温度一头高一头低等都会引起碳粉渗透不均匀）等等。

打印不完整，即打印页中出现某个区域，其中的像素的灰度值与对应的原始打印图像中像素的灰度值的差异大于设定的阈值，这判断该处为飞白（应该打印而没有打印的区域）或者墨点（应该没有打印或者该打印为不同灰度值而被大块黑色覆盖的区域），其影像因素包括：

基材的瑕疵、定影装置的压力辊之间的间隙大小不均、温度传导导致的温度一头高一头低、激光束的偏差等等都可能会引起打印不完整的问题。

打印质量识别需要在对比打印图像影像和原始打印图像的基础上进行，因而，如果原始打印图像为彩色图像，需要将原始打印图像转换为灰度图像，即对原始打印图像的彩色图通过灰度化转换为灰度图，图像灰度化方法包括分量法、最大值法、平均值法、加权平均法等等，本发明在此不一一详述。

打印质量问题，其识别方法为：

步骤S10，通过打印质量检测器获取所述激光打印机的打印图像影像。

步骤S20，分别将所述原始打印图像与打印图像影像中像素灰度值高于设定阈值的像素的灰度值置为255，获得第一原始打印图像与第一打印图像影像。

将像素灰度值高于设定阈值的像素的灰度值置为255（即调整为纯白），是为了将打印图像影像以及原始打印图像中空白部分剔除，以便后续网格划分进行聚类或者密度计算、数量统计时不受这些像素的影响（一些空白部分，在打印图像影像以及原始打印图像中像素可能是接近于纯白的各种不同灰度值，而如果不剔除这部分像素就直接进行聚类或者密度计算、数量统计就没有任何意义，因为扫描影像的各区域都是一样的像素密度和分布，同样的像素数量，其区别仅在于灰度值的不同）。

本发明一个实施例中，通过空白区域提取模型提取图像的空白区域，并将像素的灰度值置为255，获得第一原始打印图像与第一打印图像影像，其具体方法包括：

获取包括不同形状、不同大小的带文字和/或带图像和/或带线条的图像，作为模型的训练样本集，获取训练样本中对应的真实区域属性（属性包括空白、文字、图像、线条）作为标签；其中，空白区域提取模型基于神经网络构建，并以交叉熵损失函数作为模型的损失函数；

随机选取一批训练样本及其对应的标签，通过模型获取训练样本对应的预测区域属性；

通过交叉熵函数计算所述预测区域属性与标签之间的交叉熵损失值，并以交叉熵损失值下降方向进行模型的迭代训练，直至交叉熵损失值低于设定值或者达到设定训练次数，获得训练好的空白区域提取模型；

通过训练好的空白区域提取模型分别提取所述原始打印图像与打印图像影像中的空白区域，并将空白区域中的像素灰度值置为255，获得第一原始打印图像与第一打印图像影像。

除了交叉熵函数，模型还可以通过其他预设的损失函数进行训练，该预设的损失函数如式（1）所示：

公式（1）

其中，

代表位置i处像素的标签，

代表位置i处像素预测标签，

代表图像 中位置i处的像素梯度，T代表矩阵转置，H、W分别代表图像的像素高和宽，

为图像像素 个数，

为表征

损失与

在总损失

中重要性的权重参数。

步骤S30，基于所述第一原始打印图像，分别对所述第一原始打印图像与第一打印图像影像进行网格划分，获得网格化的原始打印图像与打印图像影像。

网格划分的方法为：

根据所述第一原始打印图像的文字、图像和线条，将所述第一原始打印图像与第一打印图像影像划分为文字区域、图像区域和线条区域；

根据所述文字区域中的文字分布情况设定聚类数量，并进行所述文字区域中灰度值不为255的像素的聚类，将所述文字区域划分为设定聚类数量的网格；

根据所述图像区域中的图像分布情况设定聚类数量，并进行所述图像区域中灰度值不为255的像素的聚类，将所述图像区域划分为设定聚类数量的网格；

根据所述线条区域中的线条分布情况，将所述线条区域划分为设定数量的网格。

除了上述的网格划分方法，还可以选择直接根据像素数量进行设定数量网格划分，具体包括：

分别统计各区域不为255的像素数量，根据像素数量进行各区域网格数量的设定；

根据设定的数量，分别将各区域划分为像素数量相同（或者相差1个）的多个网格。

步骤S40，基于网格化的原始打印图像中各网格的灰度值不为255的像素点的分布进行检测网格优先级划分：

获取网格化的原始打印图像中各网格的区域面积和包含的灰度值不为0的像素数量；

基于所述区域面积和所述像素数量，获取各网格的像素密度；

将所述像素密度从高到低排序，并按照所述像素密度的排序，进行对应的各网格的优先级排序。

步骤S50，按照优先级从高到低，分别判断当前网络是否存在打印质量问题，若存在则停止检测，并生成打印质量问题报告。

感光鼓电压调整模块，用于根据打印机控制器的第一控制信息进行感光鼓电压调整；

激光强度调整模块，用于根据打印机控制器的第二控制信息进行激光强度调整；

定影温度调整模块，用于根据打印机控制器的第三控制信息进行定影温度调整；

定影压力调整模块，用于根据打印机控制器的第四控制信息进行定影压力调整。

打印机控制器还用于基于打印质量信息报告判断当前打印页是否为作废页，并记录作废页，在当前打印任务完成后，控制激光打印机进行当前打印任务中作废页的重打印。

上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，上述实施例提供的基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块名称，仅仅是为了区分各个模块，不视为对本发明的不当限定。

术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，包括进给器、感光鼓、感光鼓充电装置、激光器、定影装置、成像输出器，其特征在于，该激光打印机还包括打印质量检测器、打印机控制器、感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块和定影压力调整模块；

所述打印质量检测器，用于获取所述激光打印机的打印图像影像；

所述打印机控制器，用于根据原始打印图像与所述打印图像影像生成打印质量问题报告，并进行感光鼓电压、激光强度、定影温度和定影压力调整量计算，根据计算结果生成第一控制信息、第二控制信息、第三控制信息和第四控制信息后分别发送至感光鼓电压调整模块、激光强度调整模块、定影温度调整模块和定影压力调整模块；

所述感光鼓电压调整模块，用于根据所述打印机控制器的第一控制信息进行感光鼓电压调整；

所述激光强度调整模块，用于根据所述打印机控制器的第二控制信息进行激光强度调整；

所述定影温度调整模块，用于根据所述打印机控制器的第三控制信息进行定影温度调整；

所述定影压力调整模块，用于根据所述打印机控制器的第四控制信息进行定影压力调整；

其中，所述打印质量问题，其识别方法为：

步骤S10，通过打印质量检测器获取所述激光打印机的打印图像影像；

步骤S20，分别通过空白区域提取模型将所述原始打印图像与打印图像影像中像素灰度值高于设定阈值的像素的灰度值置为255，获得第一原始打印图像与第一打印图像影像；

所述空白区域提取模型，其训练中预设的损失函数为：

其中，Y_i代表位置i处像素的标签，x_i代表位置i处像素预测标签，

代表图像中位置i处的像素梯度，T代表矩阵转置，H、W分别代表图像的像素高和宽，Hw为图像像素个数，α为表征L₁(X)损失与L₂(X)在预设的损失函数L(X)中重要性的权重参数；

步骤S30，基于所述第一原始打印图像，分别对所述第一原始打印图像与第一打印图像影像进行网格划分，获得网格化的原始打印图像与打印图像影像；

步骤S40，基于网格化的原始打印图像中各网格的灰度值不为255的像素点的分布进行检测网格优先级划分；

步骤S50，按照优先级从高到低，分别判断当前网络是否存在打印质量问题，若存在则停止检测，并生成打印质量问题报告。

2.根据权利要求1所述的基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，其特征在于，所述打印质量问题为：

若打印图像的像素灰度值大于设定上限阈值，则打印质量问题为打印颜色过浅；若打印图像的像素灰度值小于设定下限阈值，则打印质量问题为打印颜色过深；

若打印图像的像素灰度值的一致性低于设定第一阈值，则打印质量问题为打印不均匀；

若打印图像的像素灰度值与原始打印图像的像素灰度值的差异大于设定第二阈值，则打印质量问题为打印不完整。

3.根据权利要求1所述的基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，其特征在于，步骤S30中基于所述第一原始打印图像，分别对所述第一原始打印图像与第一打印图像影像进行网格划分，其方法为：

根据所述第一原始打印图像的文字、图像和线条，将所述第一原始打印图像与第一打印图像影像划分为文字区域、图像区域和线条区域；

根据所述文字区域中的文字分布情况设定聚类数量，并进行所述文字区域中灰度值不为255的像素的聚类，将所述文字区域划分为设定聚类数量的网格；

根据所述图像区域中的图像分布情况设定聚类数量，并进行所述图像区域中灰度值不为255的像素的聚类，将所述图像区域划分为设定聚类数量的网格；

根据所述线条区域中的线条分布情况，将所述线条区域划分为设定数量的网格。

4.根据权利要求1所述的基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，其特征在于，步骤S40包括：

获取网格化的原始打印图像中各网格的区域面积和包含的灰度值不为0的像素数量；

基于所述区域面积和所述像素数量，获取各网格的像素密度；

将所述像素密度从高到低排序，并按照所述像素密度的排序，进行对应的各网格的优先级排序。

5.根据权利要求1所述的基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，其特征在于，所述原始打印图像为彩色图像时，在进行打印质量识别之前还需要将所述原始打印图像转换为灰度图像。

6.根据权利要求1所述的基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，其特征在于，所述打印机控制器，还用于基于所述打印质量信息报告判断当前打印页是否为作废页，并记录所述作废页。

7.根据权利要求6所述的基于打印质量识别的打印质量自适应调整的激光打印机，其特征在于，所述打印机控制器，在当前打印任务完成后，控制所述激光打印机进行当前打印任务中作废页的重打印。

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