CN102139574B

CN102139574B - 用于喷墨打印机的墨盒及其控制方法

Info

Publication number: CN102139574B
Application number: CN201010576993.9A
Authority: CN
Inventors: 陈博; 梁思通; 韩双; 邓迅升
Original assignee: SHENZHEN SHENDIE SEMICONDUCTOR CO Ltd
Current assignee: Jihai Microelectronics Co ltd
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: CN102139574A; WO2012075858A1

Abstract

本发明公开了一种新型的用于喷墨打印机的墨盒，并且提供内部电路具体实现结构，包括低压线性稳压器、基准电压产生器、可编程振荡器、正弦波发生器和低频隔离模块。当本发明电路应用于喷墨打印机时，可自动根据喷墨打印机的激励信号产生可以被打印机所识别的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性的激励响应，从而实现了与喷墨打印机的精确匹配。另外，本发明电路无需外部电源，其高度集成性有效地减少了外围元器件的使用，并减少了印刷电路板的面积，从而有效地降低了成本。

Description

用于喷墨打印机的墨盒及其控制方法

技术领域

本发明涉及喷墨打印机领域，特别涉及一种应用于喷墨打印机中的墨盒传感器电路。

背景技术

喷墨打印机厂商为实现对墨盒销售的垄断，利用了墨盒中压电传感器的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性，当需要检测墨盒的墨水余量时，喷墨打印机会向墨盒中的压电传感器发送高压直流脉冲信号，该高压直流脉冲信号会使压电传感器的压电陶瓷振动单元和与该振动单元接触的介质（比如墨水和空气）处于共振状态，当喷墨打印机撤销高压直流脉冲信号后，此共振状态响应的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性又可以被喷墨打印机所检测到。喷墨打印机根据不同的谐振频率特性和充放电阻抗特性就可以知道当前的墨盒剩余墨水容量，从而在墨水余量不足时提醒用户及时更换墨盒。因此，用户在使用喷墨打印机的过程中，就必须使用喷墨打印机厂商提供的专用墨盒，这给用户的使用带来了诸多的不方便，而已经使用过的墨盒也无法回收，不符合国家提倡的环保和再利用的政策。

近年来，为打破喷墨打印机厂商对墨盒供应的垄断，市场上开始出现一些兼容墨盒的销售，大部分兼容墨盒产品的实现方式都是通过外围的分离元器件组成硬件电路，用于模拟匹配喷墨打印机需要识别的共振状态响应的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性。但是，这种兼容墨盒产品实现方式的不足在于，过多的外围分离元器件增加了兼容墨盒产品的实现复杂度，不利于集中管理，并且会增加印刷电路板的面积，也不利于节约成本。

发明内容

　　为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的用于喷墨打印机的墨盒以及该墨盒的控制匹配方法，该墨盒采用集成芯片式的传感电路，避免过多的分离元件，并巧妙利用了喷墨打印机提供的高压直流脉冲信号，在无固定的外部电源电压的条件下，通过内部电路将该高压直流脉冲信号转换成为特定摆幅和特定频率的周期性电压信号，该信号能够精确匹配于喷墨打印机需要识别的共振状态响应的谐振频率特性和充放电阻抗特性，使喷墨打印机能够正常工作。本发明电路有效的减少了外部元器件的使用，并有效减少了印刷电路板的面积，解决现有技术中兼容墨盒过多的外围分离元器件而造成的复杂度高、不利于集中管理的技术问题。

根据以上目的，本发明电路的技术方案是这样实现的：

一种用于喷墨打印机的墨盒包括墨盒体以及设置在该墨盒体上集成芯片式的传感电路，该传感电路连接打印机的两个通讯端口A1和A2,所述集成芯片式的传感电路包括低压线性稳压器、基准电压产生器、可编程振荡器、正弦波发生器和低频隔离模块，其中：低压线性稳压器连接打印机的两个通讯端口A1和A2，所述基准电压产生器、可编程振荡器和正弦波发生器分别连接低压线性稳压器，所述可编程振荡器和低频隔离模块分别连接正弦波发生器，所述低频隔离模块连接打印机的两个通讯端口A1和A2，所述低压线性稳压器包括单向导通单元A、单向导通单元B、运算放大器C、电阻R1、电阻R2和电容C1，其中所述单向导通单元A通过通讯端口A1接收喷墨打印机的高压直流脉冲，所述单向导通单元B 通过通讯端口A2接收喷墨打印机的高压直流脉冲，所述低压线性稳压器中内部低压直流电源VDD经由电阻R1和电阻R2分压后的信号VFB接到运算放大器C的负向输入端，所述基准电压信号VREF接到运算放大器C的正向输入端，所述运算放大器C的输出信号VCTL接到P型金属半导体场效应管的栅端，低压线性稳压器中单向导通单元A和单向导通单元B的输出信号HVDD接到P型金属半导体场效应管的漏端， P型金属半导体场效应管的源端输出所述内部低压直流电源VDD，所述所述单向导通单元A和所述单向导通单元B包括二极管或者金属半导体场效应管，所述传感电路还包括有内部调节电路，所述可编程振荡器连接该内部调节电路，所述低频隔离模块包括并联或串联的电容和电阻。

当喷墨打印机开始工作时，会依次不定时的通过激励通信端口A1和A2向墨盒发送高压直流脉冲信号，此时，本发明的墨盒传感器电路中的低压线性稳压器开始工作，将A1和A2端口的高压直流脉冲转换成为一低压直流电源VDD，该低压直流电源VDD用作内部的基准电压产生器、可编程振荡器、正弦波发生器的供电电源。当喷墨打印机撤销高压直流脉冲信号后，该低压直流电源VDD仍然能够保证基准电压产生器、可编程振荡器、正弦波发生器在一定时间内正常工作。也就是说，本发明电路巧妙利用了喷墨打印机依次不定时的通过激励通信端口A1和A2端口向墨盒发送高压直流脉冲信号这一特性，并通过低压线性稳压器将该高压直流脉冲信号转换成为一低压直流电源VDD，从而解决了墨盒传感器电路无外部供电电源的问题，为实现墨盒传感器电路的高度集成提供了基础。

进一步的，当内部低压直流电源VDD转换完成后，基准电压产生器、可编程振荡器、正弦波发生器开始正常工作，其中基准电压产生器产生一基准电压VREF，该基准电压VREF输出反馈给低压线性稳压器，以保证低压线性稳压器输出的低压直流电源VDD稳定在墨盒传感器电路能够正常工作的电压范围内。同时的，可编程振荡器输出喷墨打印机能够识别的特定频率的周期性信号VCLK，该特定频率的周期性信号VCLK又被送到正弦波发生器，转换成为特定电压摆幅的周期性信号VS，该特定电压摆幅的周期性信号VS再通过低频隔离模块耦合到喷墨打印机的激励通信端口A1和A2，用以精确匹配喷墨打印机需要识别的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性。换句话说，每当喷墨打印机通过激励通信端口A1和A2向墨盒发送高压直流脉冲信号，本发明电路自动将其转换成为喷墨打印机能够识别的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性的周期性信号VS，并在喷墨打印机撤销高压直流脉冲信号后，又自动耦合到激励通信端口A1和A2上，并能够被喷墨打印机所识别。

从上述方案可以看出，本发明提供的新型墨盒传感器电路可以精确模拟喷墨打印机需要识别的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性，并自动实现匹配，从而实现喷墨打印机的继续打印作业。这样，用户在使用喷墨打印机时，不必使用喷墨打印机厂商提供的专用墨盒，大大方便了用户的使用并有效节约了成本。

附图说明

图1为已公开的喷墨打印机和墨盒之间的通信示意图；

图2为本发明提供的墨盒传感器电路的结构示意图；

图3为喷墨打印机和墨盒传感器电路之间激励发送与检测的示意图；

图4为墨盒传感器电路中的低压线性稳压器结构示意图。

具体实施方式

为了更好地体现本发明技术方案的优点，以下参考附图举出具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。

传统的喷墨打印机检测墨盒剩余墨水容量的方法如图1所示，即喷墨打印机通过端口A1和A2依次向墨盒发送高压直流脉冲信号，从而使位于墨盒内部压电传感器中的压电陶瓷振动单元发生机械形变，并与墨盒中的介质（比如墨水和空气）产生共振，当喷墨打印机撤销高压直流脉冲信号后，墨盒中压电传感器的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性可以被喷墨打印机检测到，从而实现了墨盒剩余墨水容量的检测，因此，没有预先内置压电传感器的墨盒就无法实现正常的打印作业。

本发明公开的新型墨盒传感器电路可以有效模拟压电传感器的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性，实现与喷墨打印机测试激励相匹配。具体实施方式如下：

本发明公开的新型墨盒传感器电路结构如图2所示，其由5部分模块组成，包括低压线性稳压器1、基准电压产生器2、可编程振荡器3、正弦波发生器4和低频隔离模块5。以下分别对墨盒传感器中每部分模块的具体功能和实现方式逐一展开详细介绍。

1. 低压线性稳压器1是本发明的墨盒传感器的核心模块，其内部结构如图4所示，由单向导通单元A（401）、单向导通单元B（402）、运算放大器C（403）、电阻R1、电阻R2和电容C1组成。由于喷墨打印机不向墨盒提供固定的供电电源，只在需要检测墨盒剩余墨水容量时才向墨盒发送高压直流脉冲信号，因此，该低压线性稳压器1区别于传统的低压线性稳压器。首先，喷墨打印机通过A1端口接到低压线性稳压器1中的单向导通单元A（401），通过A2端口接到单向导通单元B（402），该单向导通单元A和B具有单向导通特性，可以由二极管或者N型（或P型）金属半导体场效应管构成，当喷墨打印机通过A1端口发送高压直流脉冲信号时，该高压直流脉冲信号通过单向导通单元1（401）传输到P型金属半导体场效应管（P-FET）的漏端HVDD，再经由P型金属半导体场效应管（P-FET）的源端后产生内部低压直流电源VDD的输出，另一方面，内部低压直流电源VDD经由电阻R1和电阻R2分压后的信号VFB接到运算放大器C（403）的负向输入端，而且一基准电压信号VREF接到运算放大器C（403）的正向输入端，同时，运算放大器C（403）的输出VCTL接到P型金属半导体场效应管（P-FET）的栅端，这样，上述电路通过运算放大器C（403）形成一个负反馈环路，从而实现了内部低压直流电源VDD的输出，并通过电容C1实现稳压。接着，当喷墨打印机撤销高压直流脉冲信号后,由于单向导通单元A(401)具有的单向导通性能能够起到隔离的作用,从而保证了在喷墨打印机撤销高压直流脉冲后该低压线性稳压器1仍然能实现内部低压直流电源VDD的稳定输出。同样的，当喷墨打印机向A2端口发送高压直流脉冲时，该高压直流脉冲信号通过单向导通单元B（402）传输到P型金属半导体场效应管（P-FET）的漏端HVDD，再经由P型金属半导体场效应管（P-FET）的源端后产生内部直流电源VDD的输出，同时也能保证在喷墨打印机撤销高压直流脉冲后该低压线性稳压器1仍然能实现内部直流电源VDD的稳定输出。因此，当喷墨打印机周期性的依次通过A1和A2端口发送高压直流脉冲信号时，该低压线性稳压器1实现从高压直流脉冲信号到内部低压直流电源VDD的转换，并解决了喷墨打印机撤销高压直流脉冲后无固定输入电源的问题，其详细的信号转换时序示意图如图3所示。

2. 基准电压产生器2使用上述内部低压直流电源VDD作为本模块的供电电源，当低压线性稳压器1产生内部低压直流电源VDD后，基准电压产生器2自动开始工作，并产生一不随温度和供电电源变化而变化的基准电压VREF的输出。由于基准电压VREF同时作为低压线性稳压器1的输入参考基准，因此，基准电压产生器2和低压线性稳压器1形成的环路进一步保证了内部低压直流电源VDD的稳定输出。

3. 可编程振荡器3使用上述内部低压直流电源VDD作为本模块的供电电源，当低压线性稳压器1产生内部低压直流电源VDD后，可编程振荡器3也自动开始工作，并产生一稳定的特定频率的周期性信号VCLK的输出，该特定频率的周期性信号VCLK能够精确匹配于喷墨打印机需要识别的共振状态响应的谐振频率特性。进一步的，该可编程振荡器3的输出频率可通过内部电路调节，用于匹配不同类型的喷墨打印机需要识别的不同共振状态响应的谐振频率特性，实现了很大的应用灵活性，同时也有利于大规模生产时提高本发明的墨盒传感器电路的生产量率。

4. 正弦波发生器4使用上述内部低压直流电源VDD作为本模块的供电电源，当低压线性稳压器1产生内部低压直流电源VDD后，正弦波发生器4也自动开始工作，同时可编程振荡器3输出的周期性信号VCLK接到正弦波发生器4的输入，因此，正弦波发生器4就产生了一与周期性信号VCLK相同频率的正弦波输出信号VS，同时，该正弦波输出信号VS的特定摆幅能够精确匹配于喷墨打印机需要识别的充放电阻抗特性。详细的信号转换时序示意图如图3所示。

5. 低频隔离模块5具有隔离低频信号和耦合高频信号的功能，它可以由内部电容和内部电阻并联或串联构成，当正弦波发生器4开始工作后，该低频隔离模块5可以将正弦波发生器4产生的特定频率和特定摆幅的正弦波输出信号VS耦合到喷墨打印机的端口A1和端口A2。由于上述特定频率和特定摆幅的正弦波输出信号VS能够精确匹配于喷墨打印机需要识别的共振状态响应的谐振频率特性和充放电阻抗特性，因此，当喷墨打印机撤销高压直流脉冲信号后，该特定频率和特定摆幅的正弦波输出信号VS能够通过低频隔离模块5传输到端口A1和端口A2，并能够被喷墨打印机检测到，当其与喷墨打印机预设的共振状态响应信号相匹配时，就可以继续开始打印作业的操作。图3中所示的状态301和状态302显示了喷墨打印机检测墨盒共振状态响应的谐振频率特性和充放电阻抗特性的过程。

综上所述，本发明公开的新型的用于喷墨打印机的墨盒通过内部低压线性稳压器1、基准电压产生器2、可编程振荡器3、正弦波发生器4和低频隔离模块5的相互配合工作，自动实现了在无固定的外部电源电压的条件下，巧妙地将喷墨打印机周期性的依次通过A1和A2端口发送高压直流脉冲信号最终转换成为能够被喷墨打印机所识别的特定频率和特定摆幅的正弦波输出信号VS，并将该特定频率和特定摆幅的正弦波输出信号VS耦合到端口A1和端口A2，最终实现了喷墨打印机检测墨盒剩余墨水容量的过程。完整的详细的信号转换时序示意图如图3所示。

因此，本发明提供的新型墨盒传感器电路可以精确模拟喷墨打印机需要识别的特定谐振频率特性和充放电阻抗特性，并自动实现匹配，从而实现喷墨打印机的继续打印作业。这样，用户在使用喷墨打印机时，不必使用喷墨打印机厂商提供的专用墨盒，大大方便了用户的使用，并有效的减少了外部元器件的使用和有效减少了印刷电路板的面积，从而有效节省了成本。另外，已经使用过的墨盒还可以通过本发明电路提供的方法回收利用，符合国家提倡的环保和再利用的政策。

以上所述仅为本发明的实施例子而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的方法、思想和原则之内所做的任何修改、替换和改进，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于喷墨打印机的墨盒，其特征在于：该墨盒包括墨盒体以及设置在该墨盒体上集成芯片式的传感电路，该传感电路连接打印机的两个通讯端口A1和A2，所述集成芯片式的传感电路包括低压线性稳压器、基准电压产生器、可编程振荡器、正弦波发生器和低频隔离模块，其中：低压线性稳压器连接打印机的两个通讯端口A1和A2，所述基准电压产生器、可编程振荡器和正弦波发生器分别连接低压线性稳压器，所述可编程振荡器和低频隔离模块分别连接正弦波发生器，所述低频隔离模块连接打印机的两个通讯端口A1和A2；

所述低压线性稳压器由单向导通单元A、单向导通单元B、运算放大器C、电阻R1、电阻R2和电容C1组成；喷墨打印机通过A1端口连接到低压线性稳压器中的单向导通单元A，通过A2端口连接到单向导通单元B；喷墨打印机通过A1端口发送高压直流脉冲信号通过单向导通单元A传输到P型金属半导体场效应管的漏端HVDD，再经由P型金属半导体场效应管的源端后产生内部低压直流电源VDD的输出，内部低压直流电源VDD经由电阻R1和电阻R2分压后的信号VFB接到运算放大器C的负向输入端，一基准电压信号VREF接到运算放大器C的正向输入端，运算放大器C的输出VCTL接到P型金属半导体场效应管的栅端，运算放大器C形成一个负反馈环路，实现内部低压直流电源VDD的输出，并通过电容C1稳压；喷墨打印机向A2端口发送高压直流脉冲信号通过单向导通单元B传输到P型金属半导体场效应管的漏端HVDD；

低频隔离模块将正弦波发生器产生的正弦波输出信号VS耦合到喷墨打印机的端口A1和端口A2；

基准电压产生器使用内部低压直流电源VDD作为供电电源，产生内部低压直流电源VDD后，基准电压产生器自动开始工作，并产生一不随温度和供电电源变化而变化的基准电压VREF的输出；基准电压VREF同时作为低压线性稳压器的输入参考基准，基准电压产生器和低压线性稳压器形成的环路保证了内部低压直流电源VDD的稳定输出；

可编程振荡器和正弦波发生器均使用内部低压直流电源VDD作为供电电源，当低压线性稳压器产生内部低压直流电源VDD后，可编程振荡器和正弦波发生器也自动开始工作。

2.根据权利要求1所述用于喷墨打印机的墨盒，其特征在于，所述单向导通单元A和所述单向导通单元B包括二极管或者金属半导体场效应管。

3.根据权利要求1至2中任一项所述用于喷墨打印机的墨盒，其特征在于：所述传感电路还包括有内部调节电路，所述可编程振荡器连接该内部调节电路。

4.根据权利要求1至2中任一项所述用于喷墨打印机的墨盒，其特征在于，所述低频隔离模块包括并联或串联的电容和电阻。