专利名称：耗材芯片、耗材容器及耗材芯片蓄电单元的充电方法
技术领域：
本发明涉及打印领域，尤其是涉及一种安装在打印耗材上的耗材芯片、安装有这种耗材芯片的耗材容器以及这种耗材芯片蓄电单元的充电方法。
背景技术：
打印机作为常见的办公设备，为现代化办公提供了极大的方便。现有的打印机分为喷墨打印机以及激光打印机，喷墨打印机使用容纳有墨水的墨盒作为耗材容器向纸张喷射墨水，以在纸张上形成需要打印的文字或图案；激光打印机则使用容纳有碳粉的碳粉盒作为耗材容器在介质上形成需要打印的文字或图案。参见图1，现有一种彩色喷墨打印机具有机壳11，图1所示的喷墨打印机省略了机壳11的托板。机壳11内设有喷墨打印机的机芯12，并设有一根滑杆，打印字车14在电机 (图1中不可见)的带动下沿着滑杆往复运动。打印字车14内设有转接板(图1中不可见)， 转接板通过排线13与机芯12进行通讯。打印字车14上可拆卸地安装有多个墨盒15，不同墨盒15内容纳有不同颜色的墨水。墨盒15的结构如图2所示。墨盒15具有壳体16，壳体16围成容纳墨水的腔体，腔体的下端设有出墨口 17，腔体内的墨水通过出墨口 17流出，并向打印字车14的供墨针供墨。墨盒15壳体16的外壁上安装有一块芯片18，芯片18具有基板，基板的一侧设有多个电触点19，用于与转接板电连接。基板的另一侧设有与电触点19电连接的电子模块 (图2中不可见)。参见图3，电子模块设有控制单元21、存储器22、接口单元25、电源切换控制电源 26以及蓄电单元27，其中接口单元25用于与电触点19电连接，控制单元21通过接口单元 25接收来自喷墨打印机的信息，并将需要发送给喷墨打印机的信息通过接口单元25发送出去。存储器22包括非易失性存储器23及易失性存储器24，非易失性存储器23通常为 EEPR0M，其存储有与墨盒相关的信息，包括可变信息与不变信息，可变信息是随打印操作会不断变化的信息，如墨水余量、打印时长等信息，不变信息是不会随打印操作变化的信息， 如墨盒型号、适用的喷墨打印机型号、墨水颜色等。易失性存储器对为SRAM等存储器，其读写速度较快，用于临时存储喷墨打印机向耗材芯片写入的数据。由于易失性存储器M掉电后，其存储的数据将会丢失，因此需要及时将其存储的数据转存至非易失性存储器23中。电源切换控制单元沈接收来自喷墨打印机提供的电源VDD，并且接收蓄电单元27 提供的电源，蓄电单元27为电容或可充电电池等可充电且具有储电功能的器件。在喷墨打印机向芯片供电时，电源切换控制电源选通电源VDD，由电源VDD向控制单元21、存储器22 等供电，并且电源VDD向蓄电单元27充电。喷墨打印机停止向芯片供电后，电源切换控制单元沈选通蓄电单元27，由蓄电单元27放电并向控制单元21、存储器22供电，此时，控制单元21将易失性存储器M临时存储的数据转存至非易失性存储器23中。墨盒15安装到喷墨打印机的打印字车14后，喷墨打印机给芯片18上电，并读取存储在芯片18存储器内的数据，判断墨盒15型号是否合适、墨盒15内剩余墨水量是否充足等。由于喷墨打印机上安装有多个墨盒15，为了区分每一个墨盒15，每个墨盒15的芯片 18中通常存储有该芯片18的识别码，喷墨打印机发送的信息中包含有需要访问的芯片18 的识别码。芯片18的控制单元21接收到喷墨打印机发送的信息后，提取信息中包含的识别码，判断该识别码是否与芯片18存储的识别码相同，若不相同，则不执行操作，只有判断接收的信息中包含的识别码与该芯片18所存储的识别码相同，才执行相应的操作，如读写数据等。然而，喷墨打印机上安装的墨盒较多，且电源VDD向芯片供电的电流有限，若多个墨盒芯片的蓄电单元同时充电，导致每一芯片上的蓄电单元获得的电量较少，当喷墨打印机快速向一块芯片写入数据后，由于该芯片的蓄电单元充电时间短且充电电压较低，充电量较少，不能满足控制单元将易失性存储器的数据完全转存至非易失性存储器内的要求， 影响芯片的数据转存操作，还会造成喷墨打印机向芯片写入的数据丢失的情况。参见图4，现有碳粉盒具有壳体31，壳体31围成容纳碳粉的腔体，壳体的外壁上设有一个芯片安装位32，芯片33安装于芯片安装位32上。与墨盒的芯片类似，碳粉盒的芯片33也具有基板，基板上设有作为通讯单元的电触点34，用于与激光打印机进行数据交换。并且，基板的另一侧设有与电触点34电连接的电子模块，电子模块上也设置接口单元、 控制单元及非易失性存储器、易失性存储器、蓄电单元等，出于同样的原因，芯片33也会存在因蓄电单元充电电压过低且充电时间短而充电量较少的问题，影响芯片33的工作。此外，现有大多数复印机、传真机或一体机等成像设备上均可拆卸地安装有碳粉盒或碳粉筒作为耗材容器，耗材容器具有容纳碳粉的腔体，且在耗材容器的外壁上设置芯片，这些芯片也存在与墨盒的芯片相同的问题，即蓄电单元充电的电量较少，不能满足芯片的数据转存需要。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种蓄电单元充电电压较高的耗材芯片。本发明的另一目的是提供一种避免易失性存储器的数据无法完全转存至非易失性存储器中的耗材容器。本发明的再一目的是提供一种提高蓄电单元充电电压的耗材芯片蓄电单元充电方法。为实现上述的主要目的，本发明提供的耗材芯片包括基板，基板上设有通讯单元以及与通讯单元电连接的电子模块，电子模块设有接口单元、接收接口单元所传送信号的控制单元、与控制单元电连接的存储器、向控制单元及存储器供电且可充电的蓄电单元，其中，电子模块还设有控制蓄电单元充电的充电控制电路，且控制单元设有向充电控制电路发送控制信号的识别模块，识别模块存储有耗材芯片的识别码。由上述方案可见，每一耗材芯片只有在判断成像装置发送的信息中所包含的识别码与自身存储的识别码相同时才会由成像装置向蓄电单元充电，由于成像装置每次只与一块耗材芯片进行通信，因此同一时刻下只有一块耗材芯片的蓄电单元充电，因而可以用较大充电电流给蓄电单元充电，从而能确保蓄电单元的充电电压为较高的电压，避免因蓄电单元充电量较少而无法满足数据转存的工作需要。
一个优选的方案是，电子模块还设有连接于蓄电单元及控制单元之间的电源切换控制电路。由此可见，通过电源切换控制电路的选择，能够让蓄电单元在成像装置停止向耗材芯片供电后才向控制单元、存储器等供电，避免蓄电单元过早放电而导致过早放电完毕。进一步的方案是，充电控制电路具有一开关器件，开关器件的控制端连接至一逻辑电路的输出端，逻辑电路的输入端接收识别模块发送的控制信号。可见，充电控制电路通过开关器件的通断来实现对蓄电单元充电的控制，实现简单、方便，且可靠性高。为实现上述的另一目的，本发明提供的耗材容器包括壳体，壳体围成容纳耗材的腔体，腔体下端设有耗材出口，壳体的外壁上安装有耗材芯片，耗材芯片具有基板，基板上设有通讯单元以及与通讯单元电连接的电子模块，电子模块设有接口单元、接收接口单元所传送信号的控制单元、与控制单元电连接的存储器、向控制单元及存储器供电且可充电的蓄电单元，其中，电子模块还设有控制蓄电单元充电的充电控制电路，且控制单元设有向充电控制电路发送控制信号的识别模块，识别模块存储有耗材芯片的识别码。由此可见，通过识别码的验证，成像装置同时仅对一块耗材芯片的蓄电单元进行充电，从而确保每一耗材芯片的蓄电单元充电电压较高，充电量较大，满足控制单元将易失性存储器的数据转存至非易失性存储器的电能要求，确保所有数据能够被完全转存。为实现上述的再一目的，本发明提供的耗材芯片蓄电单元充电方法包括控制单元接收成像装置发送的信息，识别模块判断控制单元所接收的信息中包含的识别码是否与存储在识别模块内的识别码相同，如是，向充电控制电路发送控制信号，充电控制电路导通， 由成像装置向蓄电单元充电，如否，识别模块控制充电电路断开。由上述方案可见，由于同一时刻下成像装置仅对一个耗材芯片进行访问，也就是同一时刻下只有一块芯片的蓄电单元充电，蓄电单元的充电电压相对于现有的充电电压有所提高，蓄电单元能够在较短时间内获得较大的电量，满足控制单元将非易失性存储器的数据转存至易失性存储器的工作需要。
图1是现有一种喷墨打印机的结构图。图2是现有墨盒的结构放大图。图3是现有墨盒芯片电子模块的电原理框图。图4是现有一种碳粉盒的结构分解图。图5是本发明耗材芯片第一实施例中电子模块的电原理框图。图6是本发明耗材芯片第一实施例中蓄电单元与充电控制电路的电原理图。图7是本发明耗材芯片第二实施例中蓄电单元与充电控制电路的电原理图。以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式本发明的耗材容器既可以是安装在喷墨打印机上的墨盒，也可以是安装在激光打印机或复印机、传真机、一体机上的碳粉盒或碳粉筒，下面结合各实施例对本发明进行详细说明。耗材芯片第一实施例及耗材芯片蓄电单元充电方法实施例
本实施例的耗材芯片具有一块基板，基板的一面设有作为通讯单元的多个电触点，用于与喷墨打印机的电触点连接。当然，若喷墨打印机与耗材芯片之间为无线通讯，则通讯单元为用于无线通讯的天线。在基板的另一面设有与电触点连接的电子模块，电子模块的电原理框图如图5所示。电子模块设有控制单元41、存储器42、电源切换控制电路45、充电控制电路46、接口单元47以及蓄电单元48，其中存储器42包括非易失性存储器43及易失性存储器44。电源切换控制单元45连接于蓄电单元48与控制单元41之间，可接电源VDD及蓄电单元48提供的直流电，并向控制单元41及存储器42供电。本实施例中，电源VDD是由喷墨打印机提供的直流电源，喷墨打印机通过耗材芯片多个电触点中的电源触点提供直流电源。蓄电单元48为可充电的电池或电容等具有储存电能作用且能够被反复充电的器件。接口单元47与电触点连接，接收来自电触点的电信号。接口单元47设有滤波电路、延时电路等，对所接收的电信号进行滤波、延时等处理。控制单元41用于接收接口单元47接收的信号，并根据接收的信号判断喷墨打印机发送的是什么命令，根据喷墨打印机的命令执行相应的操作，如向非易失性存储器43或易失性存储器44写入数据、读取存储在非易失性存储器43或易失性存储器44中的数据寸。控制单元41内设有识别模块49，识别模块49内存储有芯片的识别码。由于喷墨打印机上同时安装有多个模块，为了让喷墨打印机识别多个墨盒，每一墨盒的芯片内存储有标识该墨盒及芯片的识别码。例如，喷墨打印机上安装有四个墨盒，则可以使用二进制数 0000、0001、0010、0011分别标识四个墨盒及其对应的芯片，这些二进制数即为芯片的识别码。非易失性存储器43为EEPROM (电可擦只读存储器)或FLASH (闪速存储器)等， 其存储墨盒及墨水相关的数据，包括墨盒型号、适用的喷墨打印机型号、墨盒内容纳墨水颜色、墨盒内墨水余量等。易失性存储器44为SRAM等存储器，其数据读写数据较快，但掉电后存储的数据将会丢失，用于临时存储喷墨打印机向芯片写入的数据。由于喷墨打印机写入数据的速度较快，若控制单元41接收数据后直接写入非易失性存储器43中，可能会因向非易失性存储器 43写入数据速度太慢而导致数据无法完全写入，因此控制单元41接收需要写入到非易失性存储器43的数据后，先将需要写入的数据写入到易失性存储器44中，待喷墨打印机停止向芯片供电后，控制单元41将存储在易失性存储器44的数据写回非易失性存储器43中。由于喷墨打印机向芯片发送数据后可能会停止向芯片供电，为了避免因芯片掉电而无法将存储在易失性存储器44内的数据转存至非易失性存储器43的情况发生，本实施例还设置独立于喷墨打印机工作的蓄电单元48，并由电源切换控制单元45控制其工作。在喷墨打印机向芯片提供直流电时，电源切换控制单元45选通由电源VDD向控制单元41、非易失性存储器43、易失性存储器44等供电，且由电源VDD向蓄电单元48充电。当电源切换控制单元45检测到喷墨打印机停止向芯片供电后，选通蓄电单元48，由蓄电单元48向控制单元41、非易失性存储器43、易失性存储器44供电。
由于蓄电单元48提供的电压通常低于喷墨打印机提供的直流电VDD的电压，因此在电源切换控制单元45内设置电压比较器，比较电源VDD的电压与蓄电单元48的电压，由电压较高的向控制单元41、非易失性存储器43、易失性存储器44供电。并且，电源切换控制单元45通过选通不同的开关器件，如三极管、场效应管等来选通电源VDD或蓄电单元48。为了避免多个墨盒芯片的蓄电单元48同时充电，造成每一芯片上的蓄电单元48 的充电电压过低，本实施例设置了一个充电控制电路46，其连接于电源VDD并接收电压，同时与控制单元41连接，接收控制单元41发送的控制信号。参见图6，本实施例的充电控制电路46由逻辑电路Ul及作为开关器件的P型场效应管Ql构成，逻辑电路Ul为一个与非门，两个输入端分别连接电源VDD以及控制单元41 的一个输出端子C0N1，逻辑电路Ul的输出端连接至场效应管Ql的栅极，即控制端，通过输出高低电平来控制场效应管Ql的通断。由于P型场效应管导通时两端电压差较小，易于实现导通。场效应管Ql的漏极连接至电源VDD，源极连接至作为蓄电单元48的电容Cl。由于场效应管Ql为P型场效应管，因此逻辑电路Ul输出低电平信号时导通，电源VDD向电容 Cl充电，逻辑电路Ul输出高电平时截止。喷墨打印机对墨盒芯片进行访问时，发送的信息中包含有识别码，芯片接收到喷墨打印机发送的信息后，提取该信息所包含的识别码，识别模块49判断该信息中所包含的识别码是否与存储在识别模块49内的识别码相同，若相同，则通过控制单元41的输出端 COm输出高电平信号。由于喷墨打印机对芯片进行访问时，始终给芯片供电，因此VDD为高电平，即逻辑电路Ul的两个输入端均为高电平信号，其输出低电平信号，场效应管Ql导通， 电源VDD向电容Cl充电。喷墨打印机对某一墨盒芯片进行访问时，可能不向其他芯片供电，因此其他芯片上检测的电源VDD为低电平，此时逻辑电路Ul输出的信号是高电平，场效应管Ql截止。因此，相当于在识别模块49进行识别码判断前，充电控制电路判断喷墨打印机是否向芯片供电，只有喷墨打印机向芯片供电，才允许电源VDD向电容充电，同时也可以防止喷墨打印机停止向芯片供电时场效管Ql导通而将蓄电单元电量放掉。当然，即使喷墨打印机向某一芯片供电，但识别模块49判断控制单元41所接收的信号中，包含的识别码与自身存储的识别码不相同，控制单元41的输出端com输出低电平信号，逻辑电路Ul也是输出高电平信号，场效应管Ql仍是截止，电源VDD不向电容Cl充电。可见，由于喷墨打印机同一时刻仅对一块芯片进行访问，也就是只有一块芯片的识别码与喷墨打印机发送的信息中包含的识别码相同，因此同一时刻下只有一块芯片的蓄电单元可以充电，该蓄电单元的充电电压较高，能够在短时间内获得较大的电量，满足控制单元41将易失性存储器44内的数据转存至非易失性存储器43的工作需要，确保喷墨打印机向芯片写入的数据不会被丢失。耗材芯片第二实施例
本实施例具有基板，基板上设有电触点及电子模块，电子模块具有控制单元、接口单元、存储器、蓄电单元等，并设有电源切换控制电量以及充电控制电路，本实施例与耗材芯片第一实施例相比，仅充电控制电路发生改变。参见图7，本实施例的充电控制电路包括作为开关器件的N型场效应管Q2，其栅极，即控制端直接连接至控制单元的输出端C0N2，并接收识别模块发送的控制信号，由该控制信号控制通断。场效应管Q2的漏极与源极分别连接至电源VDD及作为蓄电单元的电容 C2。在识别模块判断控制单元接收的信号中，包含的识别码与自身存储的识别码相同时，输出高电平信号，场效应管Q2导通，由喷墨打印机提供的电源VDD向电容C2充电，若识别模块判断接收的信息中包含的识别码与自身存储的识别码不相同，则输出低电平信号， 不允许电源VDD向电容C2充电。这样，也能确保喷墨打印机同一时刻只能对一块芯片的蓄电单元进行充电，确保充电电压较高，短时间内的充电量较大，满足数据转存的需要。墨盒实施例
本实施例具有一个壳体，壳体围成一个容纳墨水的腔体，在腔体的下方设有与腔体连通的出墨口，腔体内的墨水可通过出墨口流出。并且，在壳体的一个外壁上可拆卸地安装有一块依据本发明上述实施例的耗材芯片。碳粉盒实施例
本实施例具有壳体，壳体围成容纳碳粉的腔体，腔体的一端设有出粉口。在壳体的外壁上可拆卸地安装一块如上述实施例所描述的耗材芯片。当然，上述实施例仅是本发明较佳的实施方案，实际应用时还可以有更多的变化， 例如，使用可充电的电池替代电容作为蓄电单元；或者，不设置电源切换控制电路，蓄电单元被停止充电后即向控制单元、存储器等供电；又或者，使用三极管替代场效应管作为开关器件等，这样的改变同样可以实现本发明的目的。最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如非易失性存储器类型的改变、 充电控制电路具体电路的改变、逻辑电路的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.耗材芯片，包括基板，所述基板上设有通讯单元以及与所述通讯单元电连接的电子模块，所述电子模块设有接口单元、接收所述接口单元所传送信号的控制单元、与所述控制单元电连接的存储器、向所述控制单元及所述存储器供电且可充电的蓄电单元；其特征在于所述电子模块还设有控制所述蓄电单元充电的充电控制电路；所述控制单元设有向所述充电控制电路发送控制信号的识别模块，所述识别模块存储有所述耗材芯片的识别码。
2.根据权利要求1所述的耗材芯片，其特征在于所述电子模块还设有连接于所述蓄电单元及所述控制单元之间的电源切换控制电路。
3.根据权利要求1或2所述的耗材芯片，其特征在于所述充电控制电路具有一开关器件，所述开关器件的控制端接收所述识别模块发送的控制信号。
4.根据权利要求1或2所述的耗材芯片，其特征在于所述充电控制电路具有一开关器件，所述开关器件的控制端连接至一逻辑电路的输出端，所述逻辑电路的输入端接收所述识别模块发送的控制信号。
5.耗材容器，包括壳体，所述壳体围成容纳耗材的腔体，所述腔体下端设有耗材出口，所述壳体的外壁上安装有耗材芯片，所述耗材芯片具有基板，所述基板上设有通讯单元以及与所述通讯单元电连接的电子模块，所述电子模块设有接口单元、接收所述接口单元所传送信号的控制单元、与所述控制单元电连接的存储器、向所述控制单元及所述存储器供电且可充电的蓄电单元；其特征在于所述电子模块还设有控制所述蓄电单元充电的充电控制电路；所述控制单元设有向所述充电控制电路发送控制信号的识别模块，所述识别模块存储有所述耗材芯片的识别码。
6.根据权利要求5所述的耗材容器，其特征在于所述电子模块还设有连接于所述蓄电单元及所述控制单元之间的电源切换控制电路。
7.根据权利要求5或6所述的耗材容器，其特征在于所述充电控制电路具有一开关器件，所述开关器件的控制端连接至一逻辑电路的输出端，所述逻辑电路的输入端接收所述识别模块发送的控制信号。
8.耗材芯片蓄电单元的充电方法，所述耗材芯片具有控制单元、存储有耗材相关数据的存储器、蓄电单元及充电控制电路，所述控制单元设有存储所述耗材芯片识别码的识别模块，该方法包括控制单元接收成像装置发送的信息，识别模块判断控制单元所接收的信息中包含的识别码是否与存储在识别模块内的识别码相同，如是，向充电控制电路发送控制信号，充电控制电路导通，由成像装置向蓄电单元充电，如否，识别模块控制所述充电电路断开。
9.根据权利要求8所述的耗材芯片蓄电单元的充电方法，其特征在于所述识别模块判断控制单元所接收的信息中包含的识别码是否与存储在识别模块内的识别码相同前，充电控制电路判断成像装置是否向耗材芯片供电，如是，在识别模块判断控制单元所接收的信息中包含的识别码与存储在识别模块内的识别码相同时允许成像装置向蓄电单元充电。
10.根据权利要求9所述的耗材芯片蓄电单元的充电方法，其特征在于 所述充电控制电路具有一开关器件，所述开关器件的控制端连接至一逻辑电路的输出端，所述逻辑电路的一个输入端接收所述识别模块发送的控制信号，所述逻辑电路的另一输入端接收成像装置提供的电信号。
全文摘要
本发明提供一种耗材芯片、耗材容器及耗材芯片蓄电单元的充电方法，该芯片具有电子模块，电子模块设有接口单元、控制单元、存储器、蓄电单元，其中，电子模块还设有控制蓄电单元充电的充电控制电路，且控制单元设有向充电控制电路发送控制信号的识别模块，识别模块存储有耗材芯片的识别码。该方法包括控制单元接收成像装置发送的信息，识别模块判断控制单元所接收的信息中包含的识别码是否与存储在识别模块内的识别码相同，如是，向充电控制电路发送控制信号，充电控制电路导通，由成像装置向蓄电单元充电，如否，识别模块控制充电电路断开。本发明能确保蓄电单元的充电电压较高，避免蓄电单元充电量过小而影响数据转存操作。
文档编号B41J2/175GK102320192SQ201110231
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者秦正南, 邓博韬 申请人:珠海天威技术开发有限公司