CN111183036B - 用于可更换的打印机组件的集成电路设备 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，用于可更换的打印机组件的物品包括集成电路设备，该集成电路设备具有设备控制器、向设备控制器供电并往返设备控制器传送信号的导体、以及可操作地连接到设备控制器以感测导体上的电压和/或频率的传感器。设备控制器将感测到的电压和/或感测到的频率的指示发送给打印机控制器。

Description

用于可更换的打印机组件的集成电路设备
背景技术
在许多打印机中，可移除墨盒中含有墨粉、墨水和其他打印材料，可以定期更换这些墨盒，例如，当打印材料被完全用尽时。打印材料墨盒可包括集成电路设备(IC)，该集成电路设备能够在将墨盒安装在打印机中时在墨盒和打印机控制器之间交换信息。
附图说明
图1是示出了打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件的框图，该打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件实施了在将组件安装在打印机中时集成电路设备与打印机控制器通信的一个示例。
图2是示出了打印机的框图，该打印机实施了用于在打印机控制器和可更换的打印机组件(例如图1所示的组件)之间通信的通信系统的一个示例。
图3是示出了打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件的框图，该打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件实施了在将组件安装在打印机中时集成电路设备与打印机控制器通信的另一示例。
图4是示出了打印机的框图，该打印机实施了用于在打印机控制器和可更换的打印机组件(例如图3所示的组件)之间通信的通信系统的一个示例。
图5是示出了打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件的框图，该打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件实施了在将组件安装在打印机中时集成电路设备与打印机控制器通信的另一示例。
图6是示出了用于认证可更换的打印机组件的示例方法的流程图。
图7和图8示出了例如可以分别在图1和图3所示的可更换的打印机组件中使用的集成电路设备的示例，该集成电路设备沿两条导体总线与打印机控制器通信。
图9示出了实施集成电路设备(例如图3所示的集成电路设备)的墨粉墨盒的一个示例。
图10示出了墨水墨盒的一个示例，该墨水墨盒实施与图1所示的设备相似的具有四个导体通信系统的集成电路设备。
在整个附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。
具体实施方式
为了帮助阻止使用不当或伪造的墨水、墨粉和其他打印材料墨盒，墨盒可以包括集成电路设备，该集成电路设备能够使墨盒将认证和其他信息传递给打印机。不幸的是，保护此类信息免遭未经授权的访问和使用变得越来越困难。
已经开发出一种新技术，以使用由打印机提供的电源电压和信号频率来与墨盒上的芯片通信，从而帮助认证打印材料墨盒。在一个示例中，打印机控制器操控电源电压和/或信号频率。正品的墨盒上的IC设备包括感测操控和编程以将感测结果报告给打印机控制器的电路。如果IC设备未报告或报告不正确的结果，则打印机控制器可以确定墨盒不是正品。
示例不限于打印材料墨盒。可以实施其他可更换的打印组件的示例，该其他可更换的打印组件包括例如：激光打印机中的光电导体、定影器和转印带，3D打印机中的构建材料供给物和定影剂容器，以及微流体数字分配设备中的滴定盒和生物或制药材料储藏器。
本文所述的示例说明但不限制专利的范围，该专利的范围由在本说明书所附的权利要求书所限定。
如在本文档中使用的，“和/或”表示一个或更多个关联的事物；“打印机”是指任何数字打印设备或微流体分配系统(包括例如激光打印机、喷墨打印机和其他数字微流体分配设备)和3D打印机；以及“存储器”是指能够体现、含有、存储或维护供处理器使用的信息和指令的任何非暂时性有形介质，并且可以包括例如电路、集成电路、ASIC(专用集成电路)、硬盘驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和闪存。
图1是示出了打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件10的框图，该打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件10实施了在将组件安装在打印机中时集成电路设备12与打印机控制器进行通信的一个示例。参考图1，集成电路设备12包括控制器14、连接到控制器14以存储和/或生成关于组件10的信息18的存储器16、以及向控制器14和集成电路设备12的其他元件供电并往返设备控制器14传送数据和时钟信号的导体20、22。在该示例中，导体20、22被实施为一对导体，以通过具有电力和信号导体20以及返回导体22的两条导体总线连接到打印机控制器。包括三个导体和四个导体配置的其他合适的导体实施方式是可能的。
集成电路设备12还包括用于测量或以其他方式感测被施加到信号导体20和返回导体22的电压的电压传感器24。电触点26、28分别连接到导体20、22，以在将组件12安装在打印机中时通过两个导体总线将集成电路设备12连接到打印机控制器。尽管传感器24在图1中被示为分立元件，与设备控制器14分离，但检测器24可以例如作为同一集成电路的部件与控制器14集成。
设备控制器14表示编程、处理和相关联的存储器资源，和用于控制到设备12的数据存储及从设备12的获取的其他电子电路和组件，以及与设备12相关联的任何编程功能。控制器14可以被实施为例如通用计算机或微控制器，其被配置为从打印机控制器接收命令、数据和对信息的请求，并且对那些命令和请求进行动作以将信息存储在存储器16中，以及从存储器16获取信息。尽管存储器16在图1中被示为分立元件，与控制器14分离，但存储器16可以例如作为同一集成电路的部件与控制器14集成。此外，尽管可更换的组件10在图1中包括一个IC设备12，但是可以使用一个以上的IC设备12来实施所需的功能。
图2是示出了打印机30的框图，打印机30实施了用于在打印机控制器和可更换的打印机组件之间通信的通信系统的一个示例。参考图2，打印机30包括图1中的可更换的打印机组件10、打印引擎32、可编程电源34以及可操作地连接到组件10、打印引擎32和电源34的控制器36。在一个示例中，组件10是打印材料墨盒，该打印材料墨盒向打印引擎32供应墨粉、墨水或其他打印材料。虽然仅示出了一个组件10，但是打印机30可以包括多个打印材料墨盒和/或其他可更换的组件。
打印引擎32表示将来自墨盒10的打印材料施加到纸或其他打印基底的打印机组件。例如，在激光打印机30中，打印引擎32可以包括成像激光器、光电导体、定影器、以及使打印基底移动通过光电导体和定影器的输送系统。又例如，在喷墨打印机中，打印引擎32可以包括打印头和使打印基底移动通过打印头的输送系统。在其他喷墨型微流体分配系统中，打印引擎32可以包括打印头阵列和将工件保持在阵列下方的固定装置。在3D打印机中，打印引擎32可以包括构建材料分层设备、定影剂分配器和定影灯。打印引擎32的一些组件可以是可更换的墨盒10的部件。例如，在激光打印机30中，光电导体可以是可更换的墨粉墨盒10的部件。又例如，在喷墨打印机30中，打印头可以是可更换的墨水墨盒10的部件。
打印机控制器36表示编程、处理和相关联的存储器资源，以及控制打印机30的操作元件所需的其他电子电路和组件。特别地，控制器36包括具有认证指令40的存储器38和用于执行指令40的处理器42。在该示例中，打印机控制器36通过包括电力和信号导体46以及返回导体48的两条导体总线44与设备控制器14通信。下面参考图6描述在打印机控制器36执行指令40的指导下进行的认证方法。
图3是示出了打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件10的框图，该打印材料墨盒或其他可更换的打印机组件10实施了在将组件安装在打印机中时集成电路设备12与打印机控制器通信的另一示例。在图3所示的示例中，IC设备12包括用于测量或以其他方式感测沿信号导体20传送的信号的频率的频率传感器50。
图4的框图示出了具有图3中的可更换的组件10的打印机30的一个示例。在该示例中，频率感测被用于认证，打印机30中的电源34可以被实施为可编程或非可编程电源。
在图5所示的示例中，组件IC设备12包括电压传感器24和频率传感器50。
图6示出了用于通过其集成电路设备12认证可更换的打印机组件10的示例方法100。在方法100的描述中提到的部件编号是指图1至图5中所示的部件。例如，可以在打印机控制器36执行认证指令40的指导下启动方法100。参考图6，在框102处，打印机控制器36启动电压事件和/或频率事件。电压事件可以包括例如利用可编程电源34改变被施加到电源/信号导体46(进而是IC设备导体20)的电压。频率事件可以包括例如以指派给组件10的通信频率发送数据或时钟信号，或在组件10上的IC设备12可感测的频率范围内改变信号的频率。在一个示例中，打印机控制器36启动电压事件和频率事件两者以进行认证。
组件IC设备电压传感器24感测到电压事件(如果有的话)，并将结果传输到设备控制器14(框104)。组件IC设备频率传感器50感测到频率事件(如果有的话)，并将结果传输到设备控制器14(框106)。设备控制器14将感测结果报告给打印机控制器36(框108)。如果组件IC设备12报告了正确的结果，则打印机控制器36可以确定组件10是正品(框110)。如果组件IC设备12报告了不正确的结果(或者没有报告)，则打印机控制器36可以确定组件10不是正品(框112)。
在一个示例中，来自电压传感器24和/或频率传感器50的测量结果或其他结果在被设备控制器14接收时，无论是否有来自打印机控制器36的特定请求或查询，都会自动报告给打印机控制器36。IC设备控制器14可以被编程为报告任何电压和/或频率事件，并自动将该事件报告给打印机控制器36。在另一示例中，传感器结果被记录到设备存储器16中，并定期报告，或者在打印机控制器36特定请求时报告。在本文中，“请求”指的是打印机控制器36从IC设备12获得传感器结果的命令、查询、读取操作或任何其他操作。
图7和图8示出了例如可以分别在图1和图3中所示的组件10中使用的集成电路设备12的示例，该集成电路设备12例如在单独地寻址多个打印材料墨盒中的每一个时使用频率调制沿两条导体总线与打印机控制器通信。参考图7和图8，电力、数据和时钟信号在触点26处供应给导体20。返回导体22用作通过触点28到达例如打印引擎框架接地或任何其他合适的电子参考框架的公共参考点。
在图7所示的示例中，IC设备12包括用于测量或以其他方式感测被施加到信号导体20的电压的电压传感器24。可以使用包括例如可操作地连接到电源/信号导体20的模数转换器块的任何合适的电压感测电路。如图7所示，设备控制器14内部的存储器可以包括电压感测指令49，以实现除了响应于来自打印机控制器的特定指示或请求之外的功能。例如，电压感测指令49可以实施编程以报告任何电压事件并将该事件自动报告给打印机控制器。又例如，指令49可以实施编程以将电压读数记录到设备存储器16中，并且周期性地或在打印机控制器特定请求时报告记录的读数。
在图8所示的示例中，IC设备12包括用于测量或以其他方式感测沿导体20传送的信号的频率的频率传感器50。任何合适的频率感测电路可以用于传感器50。例如，频率传感器50可以包括“频率到电压”转换器，该“频率到电压”转换器的被馈送到模数转换器的模拟输出是通信信道的频率的线性函数。又例如，频率传感器50可以利用设备控制器14中的内部时钟作为参考来通过一系列数字计数电路测量通信信道的频率。如图8所示，设备控制器14内部的存储器可以包括频率感测指令51，以实现除了响应于来自打印机控制器的特定指示或请求之外的功能。例如，频率感测指令51可以实施编程以报告任何频率事件并将该事件自动报告给打印机控制器。又例如，指令51可以实现编程以将频率读数记录到设备存储器16中，并且周期性地或在打印机控制器特定请求时报告记录的读数。
在图7和图8所示的示例中，电力被引导向整流器52和存储电容器54，以帮助稳定到控制器14和存储器16中的敏感电路以及信号频率调制器和解调器电路58的电源电压。电容器60、62可用于将数据和时钟信号AC耦合到电路58和电压传感器24(图7)和频率传感器50(图8)。调制和解调电路58可以包括例如可编程滤波器，以衰减具有不同于与组件10相关联的频率的频率的输入数据信号。电路58还可以包括用期望的调制和解调方法以及操作频率编程的调制器和解调器。调制频率可以与解调频率相同或不同。在一个示例中，耦合到调制和解调电路58的数据信号使得能够使用由打印机控制器选择的并且与单独的组件IC设备12相关联的频率作为本地系统时钟。在另一示例中，设备控制器14包括用于本地时钟的振荡器或MEMS时钟电路。设备控制器14使用该本地时钟来设置用于接收和发送数据的期望的操作频率。
在图9所示的示例中，图3中的可更换的打印机组件10被实施为墨粉墨盒10。
在图10所示的另一示例中，可更换的打印机组件被实施为墨水墨盒10。除了使用四个导体通信系统之外，图10中的墨水墨盒10类似于图1中所示的电压传感器实施方式。参考图10，在分立导体20A、20B和20C上发送电力和时钟以及数据信号。IC设备12包括用于测量或以其他方式感测被施加到电力导体20A的电压的电压传感器24。IC设备12还可包括电压传感器24(如图10中虚线所示的传感器24)，以感测施加到时钟信号导体20B、数据信号导体20C和/或返回导体22的电压。
用于图9中的墨粉墨盒10或图10中的墨水墨盒10的驻留在存储器16中的信息18可以包括例如关于墨盒中的墨粉或墨水的信息、数字签名或用于向打印机控制器认证墨盒的其他信息、和/或用于向打印机控制器识别墨盒的信息。此外，虽然墨盒10在被安装到打印机中时通常含有打印材料，但是打印材料墨盒10表示具有或不具有打印材料64的打印材料墨盒，例如包括在用打印材料填充(或再填充)之前的空盒。
如在本说明书的开头所指出的，在附图中示出并在上面描述的示例示出了但不限制本专利的范围。其他示例也是可能的。因此，以上描述不应被解释为限制专利的范围，该专利的范围由所附权利要求限定。
权利要求中使用的“一”是指一个或多个。

Claims (16)

1.一种用于可更换的打印机组件的物品，包含集成电路设备，所述集成电路设备包括：
设备控制器；
导体，用于向所述设备控制器供电并往返所述设备控制器传送信号；和
传感器，可操作地连接到所述设备控制器，以感测所述导体上的电压和/或频率；并且
其中所述设备控制器向打印机控制器发送感测到的电压和/或感测到的频率。
2.根据权利要求1所述的物品，其中所述传感器包括用于感测电源导体、返回导体和/或信号导体上的电压的电压传感器。
3.根据权利要求1所述的物品，其中所述传感器包括用于感测信号导体上的时钟信号的频率的频率传感器。
4.根据权利要求1所述的物品，其中所述传感器包括用于感测信号导体上的数据信号和/或时钟信号的频率的频率传感器。
5.根据权利要求1所述的物品，其中所述设备控制器用于：
记录由所述传感器感测到的电压和/或频率；并且
将记录的电压和/或频率发送到所述打印机控制器。
6.根据权利要求1所述的物品，其中所述集成电路设备包括存储器，所述存储器可操作地连接到所述设备控制器，以生成和/或存储关于保持在容器中或将要保持在容器中的打印材料的信息、用于向打印机控制器认证打印材料墨盒的信息、和/或用于向打印机控制器识别所述打印材料墨盒的信息。
7.根据权利要求1所述的物品，其中所述集成电路设备是单个集成电路设备，并且所述导体是一对导体，所述一对导体用于从打印机控制器向所述设备控制器供电，并在所述设备控制器和所述打印机控制器之间传送信号。
8.一种用于打印材料墨盒的集成电路设备，包括：
设备控制器；
存储器，可操作地连接到所述设备控制器以存储和/或生成有关所述墨盒的信息；
多个导体，用于从打印机控制器向所述设备控制器供电，并在所述设备控制器和所述打印机控制器之间传送信号；
传感器，可操作地连接到所述设备控制器，以感测一对导体中的一个导体上的电压和/或频率；和
多个电触点，每个电触点连接到所述导体中的一个，以在将所述墨盒安装在打印机中时将所述集成电路设备连接到打印机控制器；并且
其中所述设备控制器将感测到的电压和/或感测到的频率发送到所述打印机控制器。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述传感器包括用于感测电源信号、数据信号和/或时钟信号的电压的电压传感器。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述传感器包括用于感测数据信号和/或时钟信号的频率的频率传感器。
11.根据权利要求8所述的设备，其中所述存储器可操作地连接到所述控制器以生成和/或存储关于所述墨盒中的打印材料的信息、用于向打印机控制器认证所述墨盒的信息、和/或用于向打印机控制器识别所述墨盒的信息。
12.根据权利要求8所述的设备，其中所述打印材料墨盒是墨粉墨盒，并且所述导体包括一对导体，所述一对导体用于从打印机控制器向所述设备控制器供电，并在所述设备控制器和所述打印机控制器之间传送信号。
13.根据权利要求8所述的设备，其中所述打印材料墨盒是墨水墨盒，并且所述导体包括向所述控制器供电的第一导体、在所述设备控制器和打印机控制器之间传送数据信号的第二导体、在所述设备控制器和所述打印机控制器之间传送时钟信号的第三导体、以及用作公共参考点的第四导体。
14.一种用于集成电路设备的方法，当将具有所述集成电路设备的组件安装在打印机中时，所述集成电路设备将有关所述组件的信息传递给打印机控制器，该方法包括：
感测所述集成电路中的导体上的电压和/或频率；并且
将感测的结果报告给打印机控制器；
其中：
所述感测包括测量所述导体上的电压；并且
所述报告包括将测量结果报告给所述打印机控制器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述感测包括感测所述导体上的电压变化和/或频率变化。
16.根据权利要求14所述的方法，包括：
接收要报告所述集成电路中的导体上的电压和/或频率的请求；
响应于所述请求而感测所述导体上的电压和/或频率；
记录所述感测的结果；并且
然后将所述感测的结果报告给所述打印机控制器。
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