CN102152641A - 耗材芯片及耗材容器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耗材芯片及耗材容器，该耗材芯片具有基板，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、与控制单元连接的非易失性存储器及易失性存储器，一供电单元向易失性存储器供电，其中，通信单元的直流电源端与易失性存储器之间连接有第一二极管，第一二极管的阳极与直流电源端连接，阴极与易失性存储器连接，电子模块还设有连接于控制单元与易失性存储器之间的隔离单元。本发明提供的耗材芯片及耗材容器的供电单元漏电流不会流进控制单元及非易失性存储器，确保供电单元能长时间使用，延长耗材芯片的使用寿命。

Description

耗材芯片及耗材容器

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以及安装有这种耗材芯片的耗材容器。

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，现有的墨盒具有一个壳体11，壳体11围成腔体15，腔体15内容纳有墨水。壳体11的下方设有出墨口14，腔体15内的墨水可经过出墨口14流出。在壳体11外壁上安装有一块耗材芯片13，耗材芯片的结构如图2所示，耗材芯片13具有基板16，在基板16上设有多个电触点17，电触点17作为通讯单元与喷墨打印机上的电触点连接，用于传送信息。基板16上还设有一个电子模块18，电子模块18的电原理框图如图3所示。

电子模块设有控制单元21、存储器22、接口单元25以及电池26，其中存储器22具有非易失性存储器23以及易失性存储器24。接口单元25与电触点17连接，用于与喷墨打印机控制主板之间进行数据交换，并将接收到的信号进行滤波、延时等处理后传送至控制单元21。控制单元21为逻辑电路或微控制器，其控制存储器22内数据的访问。

非易失性存储器23存储有与墨盒相关的信息，包括墨盒型号、适用的喷墨打印机型号、墨水颜色、腔体15内耗材余量、墨盒的打印时间等。易失性存储器24则用于临时存储用于与喷墨打印机交换的数据，因易失性存储器24的读写速度远快于非易失性存储器23的读写速度，使用易失性存储器24存储临时交换的数据，能提高耗材芯片13与喷墨打印机数据交换的速度。

喷墨打印机工作时，需要高速地访问耗材芯片13的存储器22，控制单元21则将非易失性存储器23中相应数据存储至易失性存储器24，喷墨打印机停止访问易失性存储器24后，将喷墨打印机修改过的数据存储在非易失性存储器23中。

电池26用于向存储器22、控制单元21等供电。由于喷墨打印机停止访问耗材芯片13后，将不向耗材芯片13供电，耗材芯片13必须使用电池26提供的电能实现数据的移动。

但是，控制单元21停止访问易失性存储器24后，电池26将仍然向易失性存储器24供电，电池26的漏电流将从易失性存储器24流向控制单元21以及非易失性存储器23，造成电能的大量损失，电池26的使用寿命较短，从而导致耗材芯片13无法长时间使用。

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，耗材芯片33安装于芯片安装位32上。与墨盒的耗材芯片类似，碳粉盒的耗材芯片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，电子模块上也设置电池、易失性存储器及非易失性存储器，出于同样的原因，耗材芯片33也会存在因电能损失而导致的使用寿命短的问题。

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耗材芯片。现有耗材芯片使用电池除向易失性存储器及非易失性存储器供电外，还包括了对控制单元、接口单元等电供电，这样当外部供电撤销时，其整个电路静态电流过大，导致耗材芯片无法长时间使用。如使用电容蓄能模块，当打印机采用高速数据通信时，无法保证电容能充满电能。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种避免漏电流从易失性存储器流向控制单元及非易失性存储器的耗材芯片。

本发明的另一目的是提供一种耗材芯片可长时间使用的耗材容器。

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、与控制单元连接的非易失性存储器及易失性存储器，一供电单元向易失性存储器供电，其中，通信单元的直流电源端与易失性存储器之间连接有第一二极管，第一二极管的阳极与直流电源端连接，阴极与易失性存储器连接，电子模块还设有连接于控制单元与易失性存储器之间的隔离单元。

由上述方案可见，在控制单元与易失性存储器之间设置隔离单元，能将流向易失性存储器的漏电流与控制单元隔离，从而避免供电单元电能的大量损失，延长耗材芯片的使用寿命。

一个优选的方案是，隔离单元包括至少一对软开关器件。软开关器件，如场效应管、三极管等，只有在导通的状态下才允许电流流经，在截止时电流无法通过。因此，当使用软开关器件处于截止状态时，漏电流无法从易失性存储器流向控制单元以及非易失性存储器，可有效地将易失性存储器与控制单元隔离，防止漏电流流向控制单元。

进一步的方案是，电子模块还具有连接在供电单元与易失性存储器之间的电源控制单元，用于控制供电单元与易失性存储器之间电路的通断。

由此可见，耗材芯片未使用时，通过电源控制单元将供电单元与易失性存储器之间的电路断开，可防止供电单元向易失性存储器供电，可延长供电单元的使用寿命。

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、与控制单元连接的非易失性存储器及易失性存储器，一供电单元向易失性存储器供电，其中，通信单元的直流电源端与易失性存储器之间连接有第一二极管，第一二极管的阳极与直流电源端连接，阴极与易失性存储器连接，电子模块还设有连接于控制单元与易失性存储器之间的隔离单元。

由上述方案可见，耗材芯片的控制单元与易失性存储器之间设置隔离单元，能隔断易失性存储器与控制单元之间的电连接，防止流向易失性存储器的漏电流流向控制单元，避免非易失性存储器与控制单元消耗漏电流的情况发生，延长耗材芯片的使用寿命。

附图说明

图1是现有一种墨盒的结构示意图。

图2是现有墨盒芯片的结构放大示意图。

图3是现有一种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电子模块的隔离单元的电原理图。

图7是本发明耗材芯片第一实施例中电子模块的电源控制单元与电源开关、纽扣电池的电原理图。

图8是本发明耗材芯片第二实施例中电子模块的电源控制单元与充电电池的电原理图。

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：

本实施例具有一块基板，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。

电子模块设有接口单元41、控制单元42、非易失性存储器43、易失性存储器44、隔离单元45、电源控制单元46以及作为供电单元的纽扣电池47。并且，在电源VDD与易失性存储器44之间设有二极管D1，在纽扣电池47与电源控制单元46之间连接有二极管D2。

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，并向接口单元41、控制单元42、非易失性存储器43供电，并经二极管D1向易失性存储器44供电。在电源VDD与易失性存储器44之间连接有二极管D1，二极管D1的阳极与电源VDD连接，阴极与易失性存储器44连接，防止当VDD停止供电时电池供电电流从易失性存储器44流向接口单元41、控制单元42、非易失性存储器43电源端口，因而产生额外的电源损耗。

接口单元41与电触点连接，接收来自电触点的电信号。接口单元41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42为微控制器或逻辑电路，与接口单元41连接并与接口单元41进行数据交换，同时控制非易失性存储器43及易失性存储器44内数据的访问。

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）或OTP存储器(One Time Programmable Read Only Memory，一次性可编程只读存储器)等，其存储墨盒及耗材芯片相关的数据，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，并在喷墨打印机访问耗材芯片时，将所存储的数据送到易失性存储器43。

易失性存储器44为SRAM或DRAM等，其通过隔离单元45与控制单元42连接，用于临时存储喷墨打印机所读写的数据，并与喷墨打印机高速地进行数据交换。耗材芯片第一次上电后，控制单元42将保存在非易失性存储器中的初始数据写入到易失性存储器44中，以后只要电池容量能够保证SRAM数据不丢失，控制单元42在下次打印机上电时不再将保存在非易失性存储器中的初始数据写入到易失性存储器44中。喷墨打印机以后对耗材芯片数据信息写入到易失性存储器44中，喷墨打印机以后对耗材芯片数据信息读取是直接从易失性存储器44中读取。

由于易失性存储器44掉电后数据将被清除，而喷墨打印机一旦完成与耗材芯片的数据交换后即停止向耗材芯片供电，此时电源VDD电压为零。因此，需要在耗材芯片设置供电单元向易失性存储器44供电，以便易失性存储器44在喷墨打印机停止向耗材芯片供电后数据能保存，这样，存储在易失性存储器44内的数据不会被清除。

本实施例中，作为供电单元的纽扣电池47通过二极管D2以及电源控制单元46向易失性存储器44供电。二极管D2的阳极与纽扣电池47连接，二极管D2的阴极与电源控制单元46连接，防止打印机供电电流流向纽扣电池47，避免对纽扣电池47造成损坏。

参见图6，隔离单元45具有多对作为软开关器件的场效应管T1…Tn以及TT1…TTn，其中T1…Tn是连接在易失性存储器44的输出端子与控制单元42之间的场效应管，TT1…TTn是连接在易失性存储器44的输入端子与控制单元42之间的场效应管。每一场效应管T均与一场效应管TT对应，组成一对输入/输出场效应管，而场效应管T及TT的数量n的取值取决于控制单元42的引脚数量。

场效应管T1的栅极与易失性存储器44的一个输出端子Qout1连接，漏极与控制单元42的IO引脚Q1连接，源极接地。其他连接在易失性存储器44输出端子与控制单元42之间的场效应管连接方式与场效应管T1的连接方式相同。

场效应管TT1的栅极与控制单元42的一个IO引脚Din1连接，漏极与易失性存储器44的一个输入端子Dout1连接，源极接地。其他连接在控制单元42与易失性存储器44输入端子之间的场效应管的连接方式与场效应管TT1的连接方式相同。

耗材芯片上电后，电源VDD电压不为零，控制单元42的IO引脚Din1…Dinn在控制单元42的控制下输出高电平信号或低电平信号，场效应管TTI…TTn随之导通或截止，即控制单元42向易失性存储器44输出信号并正常工作。此时，易失性存储器44的多个输出端子Qout1…Qoutn也通过场效应管T1…Tn向控制单元42输出高电平信号或低电平信号，控制单元42与易失性存储器44之间进行正常的数据交换。

喷墨打印机停止向易失性存储器44供电后，VDD电压为零，控制单元42的所有输出端子输出低电平信号，场效应管TTI…TTn均截止，易失性存储器44的所有输出端子均输出低电平信号，场效应管T1…Tn也截止，纽扣电池47产生的电流无法从易失性存储器44流向控制单元42，也就无法流进非易失性存储器43中。这样，可有效延长纽扣电池47的使用寿命，也就延长了耗材芯片的使用寿命。

耗材芯片实际使用时，希望在其实际使用的首次上电后纽扣电池47才向易失性存储器44供电，在耗材容器运输、存储的时候，纽扣电池不向易失性存储器44供电，以确保纽扣电池47不会在运输、存储等过程中长时间放电并将电能消耗完毕。因此，在纽扣电池47与易失性存储器44之间设置电源控制单元46，电源控制单元46的电原理图如图7所示。

图7中电源VDD是喷墨打印机提供的直流电源，其通过二极管D1向电源控制单元46供电。电源控制单元46内与二极管D1阴极连接的为电源输出端VDD1，其与易失性存储器44连接并供电。

电源输出端VDD1通过电阻向作为第一开关器件的场效应管TD1的栅极连接，并控制场效应管TD1的通断。场效应管TD1的源极与作为第二开关器件的场效应管TD2的栅极连接，并控制场效应管TD2的通断，场效应管TD2的漏极通过二极管D2与纽扣电池47正极连接，其源极连接电源输出端VDD1。此外，电源输出端VDD1连接有电容C1，用于储能及滤波，防止电源VDD与电池供电切换过程时VDD1产生较大波动，场效应管TD1也连接有用于防止电源干扰的的滤波电容C3。

在墨盒运输、存储过程中，电源VDD电压为零，电压输出端VDD1的电压也为零，场效应管TD1栅极上，即A点处为低电平，场效应管TD1截止，此时纽扣电池47的电流经二极管D2流向电容C2，B点处为高电平。

场效应管TD2为P型场效应管，当栅极为低电平信号时导通，高电平信号时截止。因此，耗材芯片首次上电前，场效应管TD2截止，纽扣电池47不向易失性存储器44供电。

耗材芯片首次上电后，电源VDD通过二极管D1向电源输出端VDD1供电，也就向易失性存储器44供电。此时，A点处很快变为为高电平，场效应管TD1导通，B点与地连通，为低电平，场效应管TD2也随即导通。由于此时电源输出端VDD1的电压略高于纽扣电池47的电压，二极管D2不导通，防止电流倒灌入纽扣电池47中。电容C1用于对VDD1储能及滤波，电容C2、C3的作用是防止电源波动或电磁干扰信号对电源控制单元46中场效应管TD1与TD2的误触发。

当喷墨打印机停止供电后，电源VDD电压为零，但由于电容C1、C3储存有一定电能，A点处仍为高电平，场效应管TD1仍导通，因此场效应管TD2也导通。当电源输出端VDD1处电压下降到2.7伏特左右时，二极管D2导通，蓄电池47向电源输出端VDD1供电。

这样，只要耗材芯片首次上电后，可确保纽扣电池47向电源输出端VDD1供电，从而确保易失性存储器44的长期供电。并且，由于易失性存储器44与控制单元42之间设有隔离单元45，确保纽扣电池47的漏电流不会流入控制单元42以及易失性存储器43，避免纽扣电池47的使用寿命过早结束。

由于在耗材芯片的生产制造过程中，往往需要对制造完毕的耗材芯片进行测试，即耗材芯片需要上电。因此，可在测试结束后将纽扣电池47取下，避免纽扣电池47在测试后一直向易失性存储器44供电。

当然，取下纽扣电池47的操作往往给生产带来不便，因此可在芯片测试仪器上设置一个电源开关K,电源开关K连接在A点与地之间。测试完毕后，可按下电源开关K，此时A点接地，为低电平，场效应管TD1随即截止，场效应管TD2也截止，纽扣电池47即停止向电源输出端VDD1供电，避免电能浪费。

耗材芯片第二实施例：

本实施例具有基板，基板上设有电触点以及与电触点连接的电子模块，电子模块内设有接口单元、与接口单元连接的控制单元，并设有非易失性存储器以及易失性存储器，易失性存储器与控制单元之间设有隔离单元。此外，电子模块还设有作为供电单元的充电电池，充电电池与易失性存储器之间连接有电源控制单元，充电电池、电源控制单元的电原理图如图8所示。

本实施例中，喷墨打印机向耗材芯片提供的直流电源VDD经过二极管D3向电源控制单元52供电，其中VDD2为电源输出端，向易失性存储器供电。电源输出端VDD2通过电阻与场效应管TD3的栅极连接，场效应管TD3的漏极与作为第二开关器件的场效应管TD4的栅极连接。场效应管TD4的源极与电源端VDD2相连、漏极通过限流电阻R1连向充电电池正极。本实施例中，场效应管TD3、TD4的栅极为其控制端，场效应管TD3的漏极为其输出端。

喷墨打印机向耗材芯片供电后，场效应管TD4导通，电源VDD可经由场效应管TD4、限流电阻R1向充电电池51充电。喷墨打印机停止供电后，充电电池51可持续地向电源输出端VDD2供电，确保易失性存储器长期带电。

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耗材芯片，耗材芯片如上述耗材芯片实施例所描述的，在控制单元与易失性存储器之间设有隔离单元，防止电池的漏电流流向控制单元以及非易失性存储器，确保耗材芯片的使用寿命较长。

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，隔离单元中使用三极管或光电耦合器替代场效应管作为软开关元件；或者，电源控制单元中，使用三极管替代场效应管作为开关元件，则三极管的基极为控制端，三极管的集电极与发射极为输出端，这些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，如非易失性存储器与易失性存储器器件的改变、电源控制单元具体电路结构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。

Claims (10)

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、与所述控制单元连接的非易失性存储器及易失性存储器，一供电单元向所述易失性存储器供电；

其特征在于：

所述通信单元的直流电源端与所述易失性存储器之间连接有第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述直流电源端连接，阴极与所述易失性存储器连接；

所述电子模块还设有连接于所述控制单元与所述易失性存储器之间的隔离单元。

2.根据权利要求1所述的耗材芯片，其特征在于：

所述隔离单元包括至少一对软开关器件。

3.根据权利要求2所述的耗材芯片，其特征在于：

所述软开关器件为场效应管或三极管或光电耦合器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的耗材芯片，其特征在于：

所述电子模块还具有连接在所述供电单元与所述易失性存储器之间的电源控制单元。

5.根据权利要求4所述的耗材芯片，其特征在于：

所述电源控制单元具有与所述易失性存储器连接的电源输出端，所述电源控制单元还设有第一开关器件及第二开关器件，所述第一开关器件的控制端与所述电源输出端连接，所述第二开关器件的控制端与所述第一开关器件的输出端连接，所述第二开关器件连接在所述供电单元与所述电源输出端之间。

6.根据权利要求4所述的耗材芯片，其特征在于：

所述供电单元为纽扣电池，所述纽扣电池与所述电源控制单元之间连接有第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述纽扣电池正极连接，所述第二二极管的阴极与所述电源控制单元连接。

7.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、与所述控制单元连接的非易失性存储器及易失性存储器，一供电单元向所述易失性存储器供电；

其特征在于：

所述通信单元的直流电源端与所述易失性存储器之间连接有第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述直流电源端连接，阴极与所述易失性存储器连接；

所述电子模块还设有连接于所述控制单元与所述易失性存储器之间的隔离单元。

8.根据权利要求7所述的耗材容器，其特征在于：

所述隔离单元包括至少一对软开关器件。

9.根据权利要求7或8所述的耗材容器，其特征在于：

所述电子模块还具有连接在所述供电单元与所述易失性存储器之间的电源控制单元。

10.根据权利要求9所述的耗材容器，其特征在于：

所述供电单元为纽扣电池，所述纽扣电池与所述电源控制单元之间连接有第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述纽扣电池的正极连接，所述第二二极管的阴极与所述电源控制单元连接。

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