CN114274675A - 一种可编程的喷墨打印头驱动芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可编程的喷墨打印头驱动芯片，包括供电接口单元、可编程主控单元和驱动单元，供电接口单元从外部获取电能为该驱动芯片提供运行所需电源；可编程主控单元产生驱动打印头所需的信号；驱动单元用于给喷头或者其他外设提供驱动所需的电功率。本发明所述的可编程喷墨打印头驱动芯片，它可以由客户或者专业人事进行编程，实现对外简单的通信协议，用户用简单的通信协议将数据传递至驱动芯片，再由驱动芯片转换为传统喷墨打印头所需的协议以控制喷墨打印头打印。提高了喷墨打头的易用性，满足新型应用的对开发难度、外设资源的特殊要求，降低打印机设备的开发难度。

Description

一种可编程的喷墨打印头驱动芯片

技术领域

本发明属于喷墨打印机技术领域，具体涉及一种可编程的喷墨打印头驱动芯片。

背景技术

喷墨打印技术是一项门槛较高的技术，因为涉及到机电运动系统、数字信号处理多学科知识背景等。

制作一台完整的喷墨打印机，其中最为核心且技术门槛相对最高的地方是如何精准、高效地控制喷墨打印机的打印头喷射墨水。到目前为止，各厂家在设计喷墨打印头的时候往往都是只考虑到给予喷墨打印行业的专业人士使用，为了保证发挥喷墨打印头性能的最优化，因此喷头的控制协议都被设计得比较繁琐。如中国专利，申请号：2019104441701，名称：带标准计算机接口的喷墨打印头，包括标准化计算机接口、喷射器阵列、处理单元、缓存器和驱动器。是一种可以降低打印机实施成本的方法，它将标准计算机接口直接放在喷墨打印头上，使喷头可以直接从计算机获取并处理数据，因此省去了传统打印机还需要在喷墨打印头外额外需要主控芯片/系统的开销。但是该方案中将处理器、芯片和打印头捆绑在一起之后，因为打印头阵列点数、物理尺寸以及材料耐受性的问题导致打印头的性能难以做到多元化。

近年来越来越多的创新性应用，比如食品打印机、手持打印机、指甲打印机等，这些产品几乎都是被一些原本不是传统打印机厂商的公司所发明出来的，同时市场方面也迫切需要具有较低开发门槛的喷墨打印头。但是喷墨打印头厂商很难设计既保证了易用性、又保证打印效率的喷头。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程的喷墨打印头驱动芯片，它可以非常容易地和现有厂家的各类型喷头进行组合使用，解决现有技术中缺少保证了易用性、又保证打印效率的喷墨打印头驱动芯片的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用技术方案实现：

一种可编程的喷墨打印头驱动芯片，包括：

供电接口单元，从外部获取电能为该驱动芯片提供运行所需电源；

可编程主控单元，产生驱动打印头所需的信号；

驱动单元，用于给喷头或者其他外设提供驱动所需的电功率。

进一步优化，所述供电接口单元从外部获取电能方式为物理接触式和或交流无线耦合式。如通过USB接口与外部电源连接，或者无线充电等方式。

进一步优化，所述可编程主控单元所实现的功能逻辑或者程序可以被重编程修改，以实现用户根据需求自定义编程。

进一步优化，所述可编程主控单元为特定集成电路ASIC、现场可编程逻辑阵列FPGA或其他可以实现可编程逻辑器件单元的组合。

进一步优化，所述可编程主控单元包括由编程产生的自定义通信接口，用于和外设通信，对外送出信号或/和从外接接收信号。

进一步优化，所述自定义通信接口的通信规则由用户编程定义，包括现有的通用通信协议或者用户自定义的通信协议或者规则。

进一步优化，所述自定义通信接口和外设通信方式为物理接触式或者非接触式。

进一步优化，所述自定义通信接口为固化在芯片上的ASIC的IP核的组合，如串行外设接口SPI，通用异步收发器UART等。

进一步优化，所述可编程主控单元被编程为无外接通信接口的方式，在该方式下，喷头的启动逻辑受供电接口上电状态的影响。

进一步优化，所述驱动单元具有可编程的属性，可结合可编程主控单元，将驱动信号绑定到不同的输出管脚上，以及输出不同的电平逻辑。

与现有技术相比，本发明技术方案具有如下有益效果：

本发明所述的可编程喷墨打印头驱动芯片，它可以由客户或者专业人事进行编程，实现对外简单的通信协议，用户用简单的通信协议将数据传递至驱动芯片，再由驱动芯片转换为传统喷墨打印头所需的协议以控制喷墨打印头打印。提高了喷墨打印头的易用性，降低打印机设备的开发难度，满足新型应用的对开发难度、外设资源的特殊要求。

附图说明

图1为实施例一中所述可编程的喷墨打印头驱动芯片的框图；

图2为实施例二中所述可编程的喷墨打印头驱动芯片的框图；

图3为实施例三中所述可编程的喷墨打印头驱动芯片的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：

透皮类药剂对用药时间和剂量有要求，近年来出现了一些利用喷墨打印技术对此药物进行定时定量补给的应用案例。同类型的还有香水类的化妆品，通过穿戴型喷墨打印机进行定时微量补给的应用案例。针对定时微液滴控制系统，所实现的功能是，在开启喷墨打印机电源后，每隔设定的时间段后控制墨盒进行喷墨、药剂或香水等。

在本实施例中，如图1所示，可编程的喷墨打印头驱动芯片的供电接口单元包括两个供电接口，记为第一供电接口和第二供电接口；其中，第一供电接口从外部获取的电压为20V电压，用于芯片内部的高压单元，比如驱动单元，对外驱动墨盒喷头；第二供电接口从外从外部获取的电压为3.3V电压，用于系统内部所需的低压单元。所述可编程主控单元被实现为定时器和波形产生器。可编程的喷墨打印头驱动芯片无外接通信接口。

在本实施例中，墨盒的型号为HP6602款，墨盒通过12条金丝（导线）和所述驱动单元电性连接。当外部电源对芯片供电后，根据定时器的设置，波形产生器在规定的时间产生信号波形，以通过驱动单元放大功率最终控制墨盒进行喷墨。在该方式下，喷墨的喷头的启动逻辑仅受供电接口上电状态的影响。

实施例二：

传统的喷墨打印头往往都是由数百个喷头组成打印阵列，在设计喷头芯片时，需要考虑芯片布局布线的便利、数据对齐方式等问题，这样容易导致喷头阵列的喷嘴编号顺序和要求送入到喷头的数据的顺序不一致，因此必须使两者之间存在一个映射规则，以防紊乱。这个映射规则是导致非喷墨打印行业专业人员在使用喷墨打印头进行具体应用时面临的技术门槛。

如图2所示，本实施案例中，可编程的喷墨打印头驱动芯片为易二次开发的喷墨打印模组，所述供电接口单元包括两个供电接口，记为第一供电接口和第二供电接口；其中，第一供电接口从外部获取的电压为12V电压，用于芯片内部的高压单元，比如驱动单元；第二供电接口从外从外部获取的电压为3.3V电压，用于系统内部所需的低压单元。所述可编程主控单元被编程产生了第一数据缓冲器、第二数据缓冲器、第一自定义通信接口和第二自定义通信接口。

本实施案例使用型号为HP45的喷墨打印头，驱动单元的和外接的墨盒喷头之间通过40条连接线电连接。

为了使得本实施案例中的墨盒打印模组容易被二次开发，第一自定义通信接口经可编程主控单元的控制被实施为串行外设接口（SPI）通信接口，该接口对外设开发人员来说操作难度低。第一自定义通信接口接收数据，并保存于第一数据缓冲器中。第二数据缓冲器是对第一数据缓冲器调整布局后的排列方式，当施加的外部触发时钟信号通过第二自定义接口抵达可编程主控单元后，第二数据缓冲器产生的信号被送出给驱动单元进行驱动能力调整，以驱动HP45喷头。

第二数据缓冲器的数据存放方式满足了喷头设计厂家的数据顺序要求，而使用者用其最容易使用的自定义协议将数据传入第一数据缓冲器中，再由可编程主控控制单元的所实施的第二数据缓冲器内的控制器，在触发信号的作用下，自动将第一数据缓冲器中的数据按需搬移过来，省去了使用者对喷头厂家喷头映射关系相关生涩的资料进行技术验证的投入。

实施例三：

如图3所示，针对低成本的喷墨打印机，将可编程的喷墨打印头驱动芯片作为整个打印机的核心控制单元，只需少量的外围设备就完成了喷墨打印机的整体功能。

本实施案例中，打印机具有两个墨盒，包括一个三色的墨盒和一个单色的墨盒，外设为两个电机，包括电机X和电机Y。因此可编程打印头驱动芯片可编程芯片实施出了三个驱动单元，记为第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元，其中，第一驱动单元用于驱动三色的墨盒，第一驱动单元用于驱动墨盒，第三驱动单元用于驱动电机X和电机Y带动字车移动。

所述供电接口单元包括两个供电接口，记为第一供电接口和第二供电接口；其中，第一供电接口从外部获取的电能用于单元三个驱动单元和电机X和电机Y；第二供电接口从外从外部获取的电压为3.3V电压，用于系统内部所需的低压单元。

所述可编程主控单元被编程产生了数据缓冲器、第一自定义通信接口和第二自定义通信接口。其中第一自定义通信接口为逻辑输入接口，获取触发信号，该信号由墨盒位置光电传感器产生；第二自定义通信接口为WIFI射频信号输入接口。

本实施案例中，可编程主控单元内部包含一个可被调用的WIFI-IP核，经编程后可被链接至第二自定义通信接口上，处理WIFI数据，接到需打印的数据后，将其送入数据缓冲器中，数据缓冲器中的数据在触发信号的控制下输送至第一驱动单元和第二驱动单元，实现控制墨盒喷头进行喷墨打印。

相比较申请号：2019104441701，名称：带标准计算机接口的喷墨打印头的方案，本发明的可编程打印头驱动芯片，可以适用于多个生产厂家的多款打印头，具有很广的适用性。

上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，包括：

供电接口单元，从外部获取电能为该驱动芯片提供运行所需电源；

可编程主控单元，产生驱动打印头所需的信号；

驱动单元，用于给墨盒喷头或者其他外设提供驱动所需的电功率。

2.根据权利要求1所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述供电接口单元从外部获取电能方式为物理接触式或交流无线耦合式。

3.根据权利要求1所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述可编程主控单元所实现的功能逻辑或者程序可以被重编程修改。

4.根据权利要求3所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述可编程主控单元为特定集成电路、现场可编程逻辑阵列或其他可以实现可编程逻辑器件单元的组合。

5.根据权利要求3所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述可编程主控单元包括由编程产生的自定义通信接口，用于和外设通信。

6.根据权利要求5所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述自定义通信接口的通信规则由用户编程定义，为现有的通用通信协议或者用户自定义的通信协议或者规则。

7.根据权利要求5所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述自定义通信接口和外设通信方式为物理接触式或者非接触式。

8.根据权利要求5所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述自定义通信接口为固化在芯片上的IP核的组合。

9.根据权利要求2或3所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述可编程主控单元被编程为无外接通信接口的方式，在该方式下，喷头的启动逻辑受仅供电接口上电状态的影响。

10.根据权利要求1所述的可编程的喷墨打印头驱动芯片，其特征在于，所述驱动单元具有可编程的属性，结合可编程主控单元，将驱动信号绑定到该驱动芯片不同的输出管脚上，以及输出不同的电平逻辑。

Images