CN111923598A - 墨盒芯片、墨盒及喷墨打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供墨盒芯片、墨盒及喷墨打印机，该墨盒芯片包括基板，基板上设有存储器以及多个连接端子，多个连接端子包括多个与存储器电连接的第一端子，且多个连接端子还包括至少一个高压端子；其中，基板上设置有第一储能器件，第一储能器件通过第一开关器件向存储器供电，第一开关器件由第二开关器件控制通断，第二开关器件在高压端子输出高电平信号转变成低电平信号后的预设时间内导通。该墨盒的盒体侧壁上设置有上述墨盒芯片，该喷墨打印机可安装有上述墨盒。本发明能够避免高压端子输出的高压对存储器造成损坏。

Description

墨盒芯片、墨盒及喷墨打印机

技术领域

本发明涉及打印耗材领域，具体的，涉及一种墨盒芯片、具有上述墨盒芯片的墨盒以及喷墨打印机。

背景技术

电子成像设备作为常见的办公设备，为现代化办公提供了极大的方便，常见的电子成像设备包括打印机、复印机等，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墨盒向纸张喷射墨水，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墨盒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进行通信。

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具有盒体16，盒体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的盒体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连接端子19，用于与转接板电连接。基板的另一侧设有存储器(图2中不可见)，通常，该存储器为非易失性存储器，如EEPROM或者FLASH，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、打印纸张数量等信息，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。

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的存储器内的数据，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。只有判断墨盒15型号合适且墨盒15内有充足的墨水后，喷墨打印机才能执行打印工作。

参见图3，芯片18的基板20的一个表面上设置有9个连接端子，多个连接端子排列成上下两行，其中位于上方的第一行包括四个连接端子，分别是连接端子21、22、23、24，位于下方的第二行包括五个连接端子，分别是连接端子25、26、27、28、29。这些连接端子划分为三组，第一组连接端子为与存储器电连接的连接端子，通常位于每一行连接端子的中间位置，例如连接端子22、23、26、27、28为用于与存储器连接的连接端子。位于第一行两端的两个连接端子21、24为检测端子，位于第二行两端的两个连接端子为高压端子25、29。

检测端子21、24可以具有多种功能，第一种功能是用于检测墨盒15是否安装到位，如果检测端子21、24与喷墨打印机侧相应的连接端子电连接，则可以认为墨盒已经安装到位。第二种功能是用于实现墨盒型号的识别，例如检测端子21、24可以与连接端子22、23有不同的连接方式，喷墨打印机通过检测检测端子21、24的电平来确定喷墨打印机的型号，从而判断墨盒15是否安装错误。

墨盒15内设置有传感器用于检测墨水余量，但传感器工作的时候需要被施加较高的电压，因此，高压端子25、29用于接收喷墨打印机提供的高压直流电并且加载在传感器的两端。然而，如果有墨滴滴落在多个连接端子之间，将导致多个连接端子之间发生短路的现象，例如墨滴滴落在连接端子21、25、26之间，一旦高压端子25被加载较高的直流电压，将导致连接端子26的电压较高。如果连接端子26是用于向存储器通过电能的连接端子，也被称为电源端子，由于存储器的工作电压通常是3.3伏左右，如果连接端子26被加载较高的电压将导致存储器烧毁，甚至影响喷墨打印机的工作。

为此，喷墨打印机的机芯内设置检测电路，通过对检测端子21的电压进行检测判断是否出现异常的现象，例如墨滴滴落到连接端子21、25、26之间，当高压端子25被加载较高的直流电压，则检测端子21的电压升高，一旦喷墨打印机检测到检测端子21的电压过高时，则断开向高压端子25加载高压直流电，避免因连接端子26的高压对存储器造成损坏。

但是，由于检测电路设置在喷墨打印机的机芯内，因此检测端子21的电信号需要传输至喷墨打印机后，喷墨打印机才能够对检测端子21的电平进行判断，然后再断开高压端子25的供电。通常，从检测到检测端子21的电平过高到断开高压端子25的供电往往需要几毫秒的时间，有可能导致存储器损坏。此外，一旦检测端子21异常，或者检测电路出现异常情况，在高压端子25与连接端子26短路时未及时检测到，则容易导致存储器长时间被加载过高的电压而导致存储损坏，因而，基板20上的电源端子被加载过高的电压是存储器损坏的最主要原因。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种能够有效避免存储器被加载过高电压的墨盒芯片。

本发明的第二目的是提供一种应用上述墨盒芯片的墨盒。

本发明的第三目的是提供一种具有上述墨盒的喷墨打印机。

为实现本发明的第一目的，本发明提供的墨盒芯片包括基板，基板上设有存储器以及多个连接端子，多个连接端子包括多个与存储器电连接的第一端子，且多个连接端子还包括至少一个高压端子；其中，基板上设置有第一储能器件，第一储能器件通过第一开关器件向存储器供电，第一开关器件由第二开关器件控制通断，第二开关器件在高压端子输出高电平信号转变成低电平信号后的预设时间内导通。

由上述方案可见，存储器由第一储能器件供电，在高压端子输出高电平信号并转变成低电平信号后的一段时间内，第二开关器件导通，由此控制第一开关器件导通，第一储能器件向第一开关器件供电。也就是说，当高压端子长时间处于高电平状态，或者长时间处于低电平状态，第二开关器件都是不导通的，这样，第一储能器件并不会向存储器供电，避免第一储能器件的电量快速消耗。此外，由于存储器并不由第一连接端子供电，即使第一连接端子被加载较高的电压，也并不导致存储器损坏。

一个优选的方案是，第二开关器件连接在第二储能器件与第一开关器件的控制端之间，第二开关器件的控制端连接有第三储能器件。

由此可见，通过第三储能器件与第二储能器件之间的充放电关系从而改变第二储能器件、第三储能器件的电压，从而改变第二开关器件的通断状态，因而能够控制第二开关器件的通断时间。

进一步的方案是，第三储能器件与第二储能器件之间连接有第一二极管，第一二极管的阳极端连接至第三储能器件，第一二极管的阴极端连接至第二储能器件。

可见，通过第一二极管能够避免电流从第二储能器件流向第三储能器件，进而确保电流只能够单向流动，满足第二开关器件的控制要求。

更进一步的方案是，第三储能器件还连接有第一耗能器件。可见，通过第一耗能器件实现第三储能器件的放电，从而改变第三储能器件的电压，实现对第二开关器件的通断状态的改变。

更进一步的方案是，高压端子向第三储能器件供电，优选的，高压端子通过第二二极管向第三储能器件供电。

这样，高压端子通过第二二极管向第三储能器件供电，实现了由高压端子输出的电平信号对多个储能器件的充放电控制，进而实现对两个开关器件的通断状态的控制。

更进一步的方案是，第二开关器件还连接有第二耗能器件，第二储能器件通过第二开关器件向第二耗能器件放电。

由此可见，通过第二耗能器件可以实现第二储能器件的放电，避免第二储能器件长时间处于高电平状态，从而避免第一储能器件的电量过快释放。

更进一步的方案是，第一开关器件为高电平导通器件，第二开关器件为低电平导通器件。

为实现上是的第二目的，本发明提供的墨盒包括盒体，盒体围成一个容纳腔，并且，盒体的外壁上设置有上述的墨盒芯片。

为实现上是的第三目的，本发明提供的喷墨打印机包括机体，机体内安装上述的墨盒。

附图说明

图1是现有一种喷墨打印机的结构图。

图2是现有墨盒的结构图。

图3是现有墨盒芯片的结构图。

图4是本发明墨盒芯片实施例的结构图。

图5是本发明墨盒芯片实施例的电原理图。

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

本发明的墨盒是安装在喷墨打印机上的墨盒，下面结合各实施例对本发明进行详细说明。

本实施例的墨盒芯片为安装在喷墨打印机用墨盒的墨盒芯片，其具有一块基板40，基板40的一面设有多个连接端子，如图4所示，多个连接端子排列成两行，其中位于上方的第一行包括四个连接端子，分别是连接端子41、42、43、44，位于下方的第二行也包括四个连接端子，分别是连接端子45、47、48、49。参见图5，在基板40的另一面设置有存储器50，存储器50为EFFROM或者FLASH等非易失性存储器。

本实施例中，基板40上的多个连接端子划分为三组，第一组连接端子为第一连接端子42、43、47、48，第一连接端子包括时钟信号端子CLK、数据端子DAT、片选端子SC以及接地端子GND等，第一连接端子与存储器50电连接。从图4可见，这些连接端子位于每一行连接端子的中间位置。本实施例中，四个第一端子中并不包括接收喷墨打印机输出的直流电压并直接用于向存储器50供电的电源端子。

第二组连接端子为第一行两端的两个连接端子41、44，连接端子41、44为检测端子，第三组连接端子为位于第二行两端的两个连接端子45、49，这两个连接端子为高压端子。

在墨盒内设置有工作电压较高的器件，例如用于检测墨水余量的传感器，如晶体震荡器，高压端子45、49分别连接至传感器的两端。喷墨打印机需要检测墨水余量时，向高压端子45、49加载较高的直流电压以使得晶体震荡器产生震荡信号。但是，由于墨水余量的检测工作并不是实时进行的，通常是在一次打印操作开始前或者打印操作完毕后才进行，因此，高压端子45、49并不是实时被加载较高的直流电压，而是在特定的时刻才被加载较高的直流电压。通常，喷墨打印机向高压端子45、49加载的直流电压是25伏以上，现有技术中，墨盒芯片上设置有一个电源端子，如果高压端子与电源端子发生短路，较高的直流电压将直接加载到存储器的电源引脚(VCC引脚)上，从而造成存储器造成损坏，这也是现有墨盒芯片的存储器损坏的最主要原因。

此外，由于喷墨打印机需要读取存储器50的数据前，或者向存储器50写入数据前，往往需要向高压端子45、49短时间加载一个高电平信号，例如加载25V以上的直流电压，本实施例就是应用这短时间加载的高电平信号来控制存储器50的供电。

参见图5，存储器50由一个蓄电池供电，本实施例的蓄电池是一个不可以充电的蓄电池，即封装在墨盒芯片后将不能充电，只能放电。由于墨盒芯片面积很小，且墨盒上用于安装墨盒芯片的空间也非常小，墨盒芯片上不能设置体积较大的蓄电池，因此，蓄电池所存储的电能有限，需要严格控制蓄电池的放电时间。蓄电池向存储器50提供3.3V的直流电压，该直流电压为图5中的VDD。

本实施例中，通过作为第一开关器件的场效应管T1来控制蓄电池的放电，场效应管T1为高电平导通的场效应管，其漏极连接至蓄电池，源极连接至存储器50，作为控制端的栅极则连接至场效应管T2。场效应管T2作为本实施例的第二开关器件，其是一个低电平导通的器件，场效应管T2的漏极连接至场效应管T1的栅极。此外，场效应管T2的漏极还连接至电阻R2。

场效应管T2的源极连接至电容C2，本实施例中，电容C2为第二储能器件，电阻R2为第二耗能器件，当场效应管T2导通时，电容C2可以向电阻R2放电。

场效应管T2的栅极连接至作为第三储能器件的电容C3，还连接至作为第一耗能器件的电阻R1，且电容C3与电容C2之间连接有作为第一二极管的二极管D1，二极管D1的阳极端连接至电容C3，二极管D1的阴极端连接至电容C2。

此外，高压端子45可以通过作为第二二极管的二极管D2向电容C3供电，二极管D2的阳极端连接至高压端子45，阴极端连接至电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接至电阻R1。

当喷墨打印机没有向高压端子45加载高电平信号时，高压端子45输出低电平信号，即二极管D2不导通，此时，A点为低电平信号，场效应管T2处于导通状态。但由于电容C3、电容C2并未被充电，因此，B点也为低电平信号，电容C2无法向电阻R2放电，C点也为低电平信号，场效应管T1处于截止状态，蓄电池无法向存储器50供电。

当喷墨打印机向高压端子45加载高电平信号，例如喷墨打印机在一段较长时间内向高压端子45加载高电平信号，则高压端子45的直流电压经过二极管D2、电阻R3后，向电容C3充电，此时，A点为高电平信号，场效应管T2的栅极为高电平并处于截止状态。由于A点为高电平状态，因此电流将流经二极管D1并向电容C2充电。但是，由于场效应管T2处于截止状态，电流无法通过场效应管T2流向电阻R2，C点仍为低电平状态，场效应管T1的栅极所接收到的信号为低电平信号，场效应管T1仍截止，蓄电池无法向存储器50供电。

只有喷墨打印机需要向存储器50写入数据，或者从存储器50读取数据前，喷墨打印机将短时间向高压端子45加载高电平信号，并且在加载高电平信号后马上转变成低电平信号，高电平信号持续时间往往只有几十毫秒至几百毫秒。

在高压端子45被加载高电平信号后，电容C3开始充电，但由于高电平持续时间较短，电容C2充电的电量非常少，因此，B点仍处于低电平状态。在高压端子45被加载高电平信号的时间段内，A点为高电平信号，场效应管T2截止，场效应管T1的栅极也为低电平信号并截止，蓄电池无法向存储器50放电。

当高压端子45输出的电平信号转换成低电平信号后的一段时间内，由于电容C3持续放电，因此A点在一段时间内保持高电平，此时，电容C3通过电阻R1放电，并且电容C3的电流可以通过二极管D1从而向电容C2充电。由于场效应管T2保持截止状态，电容C2不会放电，因此B点电压降逐渐上升。随着电容C3持续放电，A点电压将逐渐下降，当A点电压低于B点电压时(或者说A点电压下降至低电平状态)，场效应管T2导通，电容C2通过场效应管T2向电阻R2放电，此时，电阻R2上形成电压，C点为高电平信号，场效应管T1导通，蓄电池向存储器50供电。

由于电容C2所存储的电量有限，因此，电容C2放电一段时间后将放电完毕，C点的高电平状态只能维持较短的时间，例如只有一两秒时间，因此，场效应管T1的导通时间也只能维持较短时间。由于喷墨打印机与存储器50的通信往往在极短时间内完成，因此，场效应管T1的导通时间能够满足喷墨打印机向存储器50读取数据、写入数据的需要。

当电容C2放电完毕后，C点变为低电平信号，场效应管T1再次回到截止的状态，蓄电池不能向存储器50供电，从而避免蓄电池长时间向存储器50供电而导致蓄电池的电能过快消耗完毕，确保蓄电池的电能能够维持较长时间的使用。蓄电池每次向存储器50放电的时间长短取决于电容C2的放电时间长短，因此，可以根据实际需求设置合适容量的电容C2，以满足蓄电池向存储器50放电的需求。

可见，如果高压端子45长时间处于低电平状态，或者长时间处于高电平状态，场效应管T1均截止，只有在高压端子被加载高电平后转换成低电平的极短时间内，场效应管T1才会导通，蓄电池才会向存储器50供电，这样可以避免蓄电池的电量过快消耗完毕，确保墨盒芯片可以长时间使用。

由于本实施例中，存储器50所使用的电能由蓄电池提供，因此，不需要在基板40上设置接收喷墨打印机输出的直流电压并直接用于向存储器50提供电能的电源端子，因此，不会出现因电源端子被加载过高的电压而导致存储器50损坏的问题。

需要说明的是，上述实施例中使用蓄电池作为第一储能器件，实际应用时，可以采用可充电电池或者法拉电容等作为第一储能器件。

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墨盒芯片。

喷墨打印机实施例：

本实施例的喷墨打印机内设置有机体，机体内形成有容纳上述墨盒的容纳腔。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，所使用的开关器件不一定是场效应管，可以使用三极管替代场效应管，这些改变也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.墨盒芯片，包括：

基板，所述基板上设有存储器以及多个连接端子，多个所述连接端子包括多个与所述存储器电连接的第一端子，且多个所述连接端子还包括至少一个高压端子；

其特征在于：

所述基板上设置有第一储能器件，所述第一储能器件通过第一开关器件向所述存储器供电，所述第一开关器件由第二开关器件控制通断，所述第二开关器件在所述高压端子输出高电平信号转变成低电平信号后的预设时间内导通。

2.根据权利要求1所述的墨盒芯片，其特征在于：

所述第二开关器件连接在第二储能器件与所述第一开关器件的控制端之间，所述第二开关器件的控制端连接有第三储能器件。

3.根据权利要求2所述的墨盒芯片，其特征在于：

所述第三储能器件与所述第二储能器件之间连接有第一二极管，所述第一二极管的阳极端连接至所述第三储能器件，所述第一二极管的阴极端连接至所述第二储能器件。

4.根据权利要求2或3所述的墨盒芯片，其特征在于：

所述第三储能器件还连接有第一耗能器件。

5.根据权利要求4所述的墨盒芯片，其特征在于：

所述高压端子向所述第三储能器件供电。

6.根据权利要求5所述的墨盒芯片，其特征在于：

所述高压端子通过第二二极管向所述第三储能器件供电。

7.根据权利要求2或3所述的墨盒芯片，其特征在于：

所述第二开关器件还连接有第二耗能器件，所述第二储能器件通过所述第二开关器件向所述第二耗能器件放电。

8.根据权利要求1至3任一项所述的墨盒芯片，其特征在于：

所述第一开关器件为高电平导通器件，所述第二开关器件为低电平导通器件。

9.墨盒，包括：

盒体，所述盒体围成一个容纳腔；

其特征在于：

所述盒体的外壁上设置有如权利要求1至8任一项所述的墨盒芯片。

10.喷墨打印机，包括机体，所述机体内安装如权利要求9所述的墨盒。

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