CN1292753A - 喷墨打印头识别电路的存储器扩充电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于向喷墨打印机的电子设备提供打印头识别信息的喷墨打印头识别系统,包括一个或多个集成在打印头芯片上的并行负载、串行输出、动态的移位寄存器,该芯片具有多条将打印机电子设备与打印头电子设备互连的地址线。每个移位寄存器的存储器输入端与存储器矩阵电连接,存储器矩阵根据从打印机电子设备接收解码信号功能,向移位寄存器提供信息的数字比特。在一种优选实施方式中,两条地址线为每个寄存器提供顺序的序列时钟信号,以便将从移位寄存器的相应的存储器矩阵接收到的信息比特串行地移位到输出线,打印机电子设备由此读取打印头识别信息。本发明的实施方式可以采用任意多个移位寄存器和存储器矩阵,而与可用地址线数无关。

Description

喷墨打印头识别电路的存储器扩充电路
这是1995年9月27日申请的名称为“INK JET PRINT HEADIDENTIFICATION CIRCUIT WITH SERIAL OUT，DYNAMICSHIFT REGISTERS”的共同未决的专利申请系列号08／534，674的继续申请。
本发明涉及一种喷墨打印头识别电路，该电路采用移位寄存器，用于将打印头识别信息串行地发送给喷墨打印机电子设备。本发明尤其涉及这样一种打印头识别电路，该电路采用晶体管或其他电子开关阵列，以便向预定数量的移位寄存器中的每一个都提供一个可编程比特矩阵。
喷墨式打印机采用这样的打印头，这种打印头包含有一连串的喷嘴即孔板上的喷嘴，用于将油墨喷射到打印面上。油墨可采用各种方式来喷射，包括连续、压电和热敏／气泡喷射。尽管二十年来已开发出多种不同的喷墨技术，然而，目前最为常用的喷墨技术是气泡喷射，其中墨盒内的油墨局部过热后形成膨胀气泡，它使油墨珠穿过喷嘴喷射到打印面上。压电打印机以类似的方式工作，因为油墨也是通过喷嘴喷射的。然而，可以不使墨盒中的油墨汽化，而可以利用压电陶瓷传感器形成的偏转(deflection)／膨胀使油墨基本上从墨盒中挤出。陶瓷传感器在电场作用下改变其物理尺寸，从而在墨盒中形成压力波并通过墨盒喷嘴喷射适量的油墨。无论压电还是气泡喷射方法都被认为是“按需喷墨”或“脉冲”技术，换言之，只在需要时才从打印头中喷出油墨珠。
各种喷墨打印技术都需要其独特类型的打印头，而且打印头还随其参数的不同而不同，这些参数诸如打印头是否只有黑色油墨，还是能进行彩色打印。通常，不同类型的打印头可以互换，只是大多数打印机由于打印头之间的物理差异不可能黑色油墨和彩色油墨都适应，换言之，用于彩色打印的打印头一般较大以适应各种油墨颜色。打印头其他参数包括喷墨嘴的结构、分辨率、个数，以及喷嘴之间的间距。由于打印头是可互换的，因此打印机电子设备必须知道安装了哪种特定类型的打印头，以及与各种打印头参数有关的信息，以便可以重构打印机控制系统中的算法，从而向打印头电子设备提供适当格式化的打印命令。
因此，需要向打印机电子设备提供与所安装的特定打印头的特征有关的信息。这可以通过将识别信息数字编码到打印头电子设备中并使打印机电子设备能检索它所需的信息来实现。
在现有技术中，已进行了一些尝试，来向打印机电子设备提供打印头识别信息。授权给Buskirk等人的美国专利号4，872，027公开了在激发打印头喷嘴的电阻网络／阵列上提供附加的电接触焊点。在电阻网络中，这些接触焊点有选择地被电连接，以激发多个独特配置之一中的各个喷嘴，每个配置都规定了一个特定的打印头。电焊点的这些独特配置所提供的代码可以被打印机所检测，从而可以确定所安装的打印头的类型。这可以通过有选择地将各个电焊点连接(或不将它们连接)到电阻电路或电路轨迹(circuit trace)来完成。通过单独以高或低电压电平触发电阻线路并检测与附加接触焊点有关的线路上的电压电平移动，可以检测连接(或其不连接)。
向打印机提供打印头识别信息的其他现有技术方法公开了配置在打印头中的识别电路。授权给Kikuchi等人的美国专利号4，930，915公开了配置在打印头中的打印头识别装置。在一种实施方式中，当打印机电子设备在将打印机电子设备与识别装置互连的信号线上读到“高”状态值时，识别24针打印头。“低”状态信号识别9针打印头。在Kikuchi发明的另一种实施方式中，一种并行／串行转换器产生预定的识别信号。
授权给Barbehenn等人的美国专利号5，363，134公开了喷墨打印机的打印头中所用的一种集成电路。这种集成电路包括一个具有多个电阻单元的阵列电路，这些电阻单元行列排列，用于将墨盒加热，以产生一个喷墨模式。相应数量的行列线与阵列电路连接，以便根据所要求的打印模式选择和激励电阻单元。识别电路集成在象阵列电路一样的衬底中。利用多个与每一行线相应并相连的可编程通路，识别电路是可编程的。这些可编程通路每个都包括一个串连的可编程熔丝和激活装置。可编程通路的另一端连接在一个共同的节点上，节点又与输出电路连接，以便根据行线的按序轮询来提供单个串行输出信号。
Barbehenn能为打印机电子设备提供的识别信息的比特数被限定为可用的行线数。例如，如果将阵列电路与打印机电子设备互连的行线总数为7，那么Barbehenn的识别电路将被限于存储7且仅为7比特识别信息，这是因为每个可编程通路均与唯一一条行线相应并相连。为了提供含有多于7比特的识别信息的识别电路，将要求Barbehenn增加可用的行线或地址线数。
可以存储在打印头墨头中的信息量除了受可用地址线数的限制外，还受到造价和空间因素的限制。由于大多数打印头墨头是一次性使用的，因此很希望能降低其造价。在打印头芯片上装上大存储器阵列会增加打印头的造价。因此，从存储器观点来看，当在打印头上需要大存储器芯片时，在一次性使用的打印头上安装这种装置的附加费用从经济上来说会使方案不太合乎要求。另外，在打印头墨头上存储更多的信息还对打印头上的存储器电路提出了更高的空间要求。随着打印头衬底尺寸的增加，造价和复杂性也相应提高。
因此，需要一种高效、廉价的打印头识别电路，它利用最少量的元件来存储最大量的信息，并且最好不受将现有打印头电子设备与打印机电子设备互连的地址线数的限制。
本发明公开了一种用于存储和提供信息的存储器装置。本发明包括喷墨打印头识别装置。该装置具有与喷墨打印头通信的打印机电子设备。移位寄存器根据负载信号寄存大量的打印头信息比特，并根据输出信号串行地输出这些大量的打印头信息比特。多个存储器矩阵(它们每个都与移位寄存器的一个相应的存储器输入端电连接)根据从打印机电子设备发出的解码信号功能，存储打印头信息比特并向移位寄存器的该相应的存储器输入端提供这些打印头信息比特。多条地址线将解码信号功能从打印机电子设备发送到存储器矩阵，并将时钟和负载信号从打印机电子设备发送到移位寄存器。
上述发明由于通过使可存储在打印头墨头上的信息量增加而不增加地址线数，从而使现有技术得到改善。另外，由于将存储器矩阵与移位寄存器的存储器输入端连接，因此可存储的信息比特量被动态地增加，而构成存储器装置所需的晶体管数只在一定程度上增加。解码信号功能使打印机电子设备可以将一连串预定的数字字发送到打印头，并可以接收另一串描述打印头墨头的数字字。因此，本发明提供了一种廉价的装置，这种装置可以动态增加打印头能存储和提供给打印机的信息，而不会相应地动态增加打印头电子设备的复杂性。
在本发明的一种优选实施方式中，每个存储器矩阵都有包含多个晶体管的第一级。每个晶体管都有源极、漏极和栅极。每个晶体管的栅极都与多条地址线中一条相应的地址线电连接。每个晶体管的源极都与与特定存储器矩阵相应的移位寄存器的存储器输入端电连接。漏极与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位电连接。晶体管起着电子开关作用，它具有第一端、第二端和开关输入端。当足够高的电压加到开关输入端时，电子开关闭合，从而第一端与第二端电连接。而当开关输入端没有加电压时，电子开关关断，从而第一端与第二端没有电连接。尽管在大多数应用中讨论了晶体管，然而，应当理解，也可以采用任何具有类似功能的开关。
在另一种实施方式中，存储器矩阵具有包含多个晶体管的第一级，每个晶体管都有源极、漏极和栅极。每个晶体管的栅极都与多条地址线中一条相应的地址线电连接。每个晶体管的源极都与第二多个晶体管之一的漏极电连接。漏极与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位电连接。第二级包含第二多个晶体管，每个晶体管都有源极、漏极和栅极，其中，每个第二多个晶体管的栅极都与多条地址线中一条相应的地址线电连接，每个第二多个晶体管的源极都与移位寄存器的一个相应的存储器输入端电连接，而第二多个晶体管中的每个晶体管的漏极都与第一多个晶体管中的一组晶体管的源极电连接。这些连接是这样的，当任何两条与两级中任一级中的晶体管的栅极电连接的地址线包含逻辑“1”时，在移位寄存器的存储器输入端与第一或第二电压电位之间接通单个电流通路。
在本发明的另一种实施方式中，每个存储器矩阵还包括多个具有栅极、源极和漏极的晶体管，其中多个晶体管配置在包括最高级、最低级和至少一个中间级的一些级中。这些级中的晶体管这样连接，使得，最低级的晶体管具有其与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位连接的漏极，以及其与中间级上的一个相应的晶体管的漏极连接的源极。另外，最高级的晶体管具有其与移位寄存器的存储器输入端连接的源极，以及其与中间级上的相应的一组晶体管的源极连接的漏极。中间级的晶体管具有其与高一级的一个相应的晶体管的漏极电连接的源极，以及其与低一级的相应的一组晶体管的源极电连接的漏极。
在一种特别优选的实施方式中，多个晶体管的栅极这样与地址线连接，使得，当一些与级数相等的地址线包括一个足以打开与其连接的晶体管的栅极的电压电位时，在与存储器矩阵相应的移位寄存器的存储器输入端与第一或第二电压电位之间接通单个电流通路。在还有一种实施方式中，存储器矩阵具有多个配置在一些级中的晶体管。解码信号功能包括多个数字字，使得，每个字都包括一定量的比特，而数字字中与级数相等的一些比特必须有效，以便从存储器矩阵中选定一比特打印机识别信息。
在一种特别优选的实施方式中，解码信号功能包括一连串数字字，每个字都具有一些与“D”相等的比特。每个存储器矩阵包括多个被划分为一些极“L”晶体管。在这种实施方式中，可存储在多个存储器矩阵的每一矩阵中的打印头信息比特数可由下式给出： D ! L ! ( D - L ) ! 另外，构成每个存储器矩阵所需的晶体管数由下式给出： D ! ( L - 1 ) ! ( D - L + 1 ) + D ! L ! ( D - L ) ! - 1
本发明的信息存储和提供系统还包括一种用于存储喷墨打印头识别信息和用于向喷墨打印机电子设备提供该识别信息的存储器矩阵。该存储器矩阵有多个具有源极、漏极和栅极的晶体管。这些晶体管配置在多级中。多条打印头地址线与这些晶体管的栅极连接。多个移位寄存器根据多条打印头地址线上接收到的解码信号功能来接收来自多个晶体管的打印头识别信息。移位寄存器将打印头信息串行发送到喷墨打印机电子设备。第一级晶体管的漏极与逻辑“1”位或逻辑“0”电连接。最后一级晶体管的源极与多个移位寄存器之一的存储器输入端连接。晶体管的栅极与打印头地址线连接，以便使用来构成能存储一定量的打印头识别信息的存储器矩阵所需的晶体管数最少。打印头有一个带有输出线的热敏电路。打印头识别信息通过热敏电路的输出线被串行地发送到打印机电子设备。
在本发明的还有一种优选实施方式中，用一种存储器装置来存储和输出信息。该装置由多个存储器矩阵组成。每个存储器矩阵都包括多个具有漏极、源极和栅极的晶体管。多个晶体管配置在从最低级到最高级的多级中。多个单比特移位寄存器产生串行输出。每个移位寄存器都有一个存储器输入端和一个相应的存储器矩阵。每个移位寄存器的存储器输入端都与移位寄存器的相应的存储器矩阵的最高级中的晶体管的源极电连接。多条地址线接收解码信号功能、负载信号和时钟信号。输出线发送多个移位寄存器的串行输出。多个晶体管中的每个晶体管的栅极都与多条地址线之一电连接。最低级的晶体管的漏极与表示逻辑“1”的电压电位或与表示逻辑“0”的电压电位电连接。最低级的晶体管的源极与次最高级的晶体管的漏极电连接。在其上下都有级的某一级的晶体管使其源极与高于该级的最近那一级的晶体管的漏极电连接，并使其漏极与低于该级的最近那一级的晶体管的源极电连接。
下面，将参照附图详述本发明的优选实施方式，其中在所有如下这些附图中，相同的参考符号表示相同或相似的单元：
图1是打印头识别系统的框图；
图2是单比特动态移位寄存器的电路图；
图3是四比特并行输入串行输出识别电路的框图；
图4是图3的电路的时序图；
图5是具有存储器矩阵输入端的三比特并行输入串行输出识别电路的框图；
图6是单级解码存储器矩阵的电路图；
图7a是两级解码存储器矩阵的电路图；
图7b示出了图7a中所用的晶体管；和
图8是三级解码存储器矩阵的电路图。
根据本发明的一种优选实施方式，图1中示出了喷墨打印头识别系统20的框图，该系统包括喷墨打印机电子设备22和喷墨打印头电子设备24。通常，气泡喷射打印头包括一个电阻阵列即打印头阵列30，用于有选择地使油墨汽化并通过打印头的孔板(未示出)上的喷嘴喷射油墨。阵列30中的电阻通过地址线29上的从打印机电子设备22接收到的合适信号有选择地被激励。在打印机电子设备22中，微处理器控制器26(通常是提供TTL电平输出的ASIC控制器)将打印数据命令发送给头驱动电路28。在一种优选实施方式中，驱动电路28是一种TEXAS INSTRUMENTS 75373，100毫安级推挽驱动器。
驱动电路28将从控制器26接收到的打印数据命令转换为适当格式化的模拟脉冲，这些模拟脉冲被去复用后通过地址线29按序提供给打印头电子设备24。这些模拟脉冲具有足够的强度将打印头阵列30中的电阻加热，使得，打印头中的油墨汽化以形成气泡，从而通过喷嘴喷射油墨。可用地址线29的数量将根据所采用的特定打印机而变化。
由于在喷墨打印机中需要不同格式化的模拟脉冲的不同类型和式样的喷墨打印头是可互换的，因此，对打印机电子设备22而言，拥有与安装在打印机中的打印头有关的信息是很重要的。打印头参数的信息对打印机电子设备22是有用的，这是因为，它可使打印机电子设备22重构打印控制算法，以产生适合于所安装的特定打印头的模拟脉冲。本发明通过以数字方式对生产期间集成在打印头电子设备24中的识别(ID)电路32中的信息进行编码，将打印头识别信息提供给打印机电子设备22。
打印头电子设备24一般被制成单片集成芯片。除了打印头电阻阵列30和相应的地址线连接29之外，该芯片通常还包括一个热敏电路34。该热敏电路34通常是一个在打印时传感打印头的温度的金属电阻。所传感的温度作为模拟信号被提供给输出线35上的打印机控制器26，从而可使打印机控制器26监测打印头过热状态。
为了降低对I／O的要求，本发明的ID电路32使用一些而非所有的用于接收来自打印机电子设备22的输入的现有的地址线29，并且它利用现有热敏输出端35将编码的打印头识别信息串行发送给打印机电子设备22。ID电路32最多使用三条地址线来接收输入，而ID电路32中的信息的编码比特数与所用的地址线29的数量无关。在常规操作期间，热敏输出端35干扰最小或没有干扰，这是因为，打印机电子设备22只在打印机空闲时才读温度传感读数。
在一种优选实施方式中，利用一个或多个诸如图2中所示的程控单比特动态移位寄存器50，将打印头识别信息以数字方式编码到ID电路32中。移位寄存器50例如可在生产期间进行掩膜编程，其方式是，当地址线29之一上接收到的负载信号70使负载晶体管52的栅极有效时将负载晶体管52的源极连接到地51以提供逻辑“0”，或当负载晶体管52的栅极有效时将负载晶体管52的源极连接到电源53以提供逻辑“1”。当负载信号70使负载晶体管52的栅极有效时，程控逻辑即电压电平被传递到输入晶体管54的栅极。当晶体管52关断后，所传递的电压电平仍将保存在输入晶体管54的寄生栅极电容中。由于输入晶体管54的栅极的电压因漏电流最终将放电，因此，认为电压是动态地存储在栅极上。
由于输入端78加载程控电压电平，因此此时它可被移位到输出端76。这可以由移位寄存器50所接收到的打印机电子设备22发送的序列时钟信号来完成。在线72上接收时钟1输入，而在线74上接收时钟2输入，这里每个时钟输入72、74是通过各自的地址线29从打印机电子设备22接收到的。时钟1输入端72上的电压脉冲将逻辑逆从输入晶体管54的栅极传递到输出晶体管60的栅极。当时钟1输入端72有效时，负载晶体管56导通，传递晶体管58也导通。如果移位寄存器50的输入端78是逻辑“1”，那么输入晶体管54将导通并且输出晶体管60的栅极将放电。如果移位寄存器50的输入端78是逻辑“0”，那么输入晶体管54将保持关断并且输出晶体管60的栅极将通过负载晶体管56和传递晶体管58被放电。当时钟1输入端72上的电压脉冲变为无效时，传递晶体管58关断并且电压电平(即寄生地保存在输入晶体管54的栅极上的电压电平的逻辑逆)将动态地存储在输出晶体管60的栅极上。
时钟2输入端74上的电压脉冲将逻辑逆从输出晶体管60的栅极传递到移位寄存器的输出端76。当时钟2脉冲有效时，负载晶体管62导通，传递晶体管64也导通。输出晶体管60上的栅极电压的逻辑逆传递到移位寄存器的输出端76。因此，在时钟1和2输入端72、74上的顺序脉冲之后，输入端78的逻辑电平作为单个比特被传递到输出端76。
应当注意，由于负载晶体管52、56、62除了在时钟脉冲期间之外一直是关断的，因此图2中的寄存器50功耗很小。
在一种优选实施方式中，将若干个移位寄存器50串联以提供数字码，比如图3中所示的四比特的例子。负载信号70中的电压脉冲启动编码逻辑电平的并行负载即四个移位寄存器50A-D每个中所编码的比特。正如上面所讨论，结果是程控逻辑电平动态地保存在各个移位寄存器50A-D的输入端78(图2)。时钟1输入端72上的脉冲随后是时钟2输入端74上的脉冲将逻辑电平从各寄存器输入端78移位到各寄存器输出端76，从而各寄存器输出76被动态地保存在下一个寄存器的输入端78。
利用各个时钟1和时钟2的脉冲序列，各程控比特被按序地串行移位到输出装置80并由控制器26读出，直到所有比特均被控制器26读出。控制器26被程控，以解释代码并确定打印头识别信息从而重构打印控制算法。按照这种方式，单种喷墨打印机可以适应许多不同类型的打印头。
如图3中所示，输出装置80最好包括漏极开路的输出晶体管84和一个放电晶体管82。通过打印机电子设备22(图1)中的负载装置(未示出)，输出晶体管84的漏极上的电压电平被拉至线86上，于是打印机控制器26在每个时钟2脉冲之后读取程控逻辑电平。例如，当时钟2脉冲使程控逻辑电平“1”被发送到输出晶体管84的栅极时，输出晶体管84将有效并且漏极将被下拉。控制器26通过读取线86上的电压电平来检测漏极上降低的电压电平，从而得知ID电路32发送了逻辑电平“1”。同样，利用各个连续时钟2脉冲，移位寄存器50A-D的程控逻辑电平相继被移位，并串行地被发送到输出晶体管84，以便由控制器26读取。图4是图3中的ID电路32的四比特编码信息的串行发送时序图。
继续参照图3，漏极开路的输出86最好利用现有芯片I／O线将编码的识别信息串行地发送到打印机控制器26如热敏输出35。由于利用了现有的热敏输出35，同时由于编码信息是串行发送的，因此无需附加的芯片输出线。编码信息的所有比特被读出后，负载信号线70上的脉冲将能触发放电晶体管82使输出晶体管84的栅极放电，从而当输出晶体管84的栅极放电后，立刻可使有效热敏信息被发送到控制器26。为了避免可能的对热敏电路34的正常操作的干扰，在每次读热敏电路34之前，先由控制器26将脉冲输出到负载信号线70上。这样，便确保了输出晶体管84的栅极在温度控制操作期间保持放电。
控制器26读取线86上的串行数字输出，并通过对所接收的比特模式与所存储的打印头信息的相互关系进行对比来确定打印头识别信息。利用打印机控制器26正确识别的打印头，此时控制器26就能重构其控制系统算法以适应用所安装的打印头打印。
应当理解，在本发明中可采用任意多个移位寄存器50，而无需增加所需的地址线29的数量。因此，这里公开了一种喷墨打印头识别电路32，用于将包含打印头识别信息的数字码串行地发送到打印机控制器26，其中包含数字码的比特数与可用地址线29的总数无关。
下面参照图5，图中示出了一种打印头识别电路，该电路有一些解码存储器矩阵88，它们与单比特移位寄存器92的存储器输入端90电连接。存储器矩阵88接收作为输入的解码信号功能。发送到存储器矩阵88的解码输入端94的解码信号功能最好由一连串预定数字字构成。这些数字字激励存储器矩阵88每个都输出1比特信息。这一信息比特被发送到单比特串行寄存器92的存储器输入端90。当单比特移位寄存器92接收到来自打印机电子设备的控制信号96时，存储器矩阵88所提供的信息比特被加载到相应的单比特移位寄存器92中。单比特移位寄存器92再将输出线98上的信息比特串行发送到打印机电子设备。然后，打印机电子设备将解码信号功能的下一个字发送到存储器矩阵88。打印头识别电路根据接收到存储器矩阵88的解码输入端94上的解码信号功能的第二个字，将另一组信息比特发送到打印机电子设备。重复这一过程，直到所有打印头识别信息都被打印机电子设备所接收。
应当理解，可以用一个三比特移位寄存器来取代图5中所示的三个单比特移位寄存器92。然而，如前面所述，打印头墨头上的空间受限，因此所用的元件越小越好。另外，同样如上所述，大多数打印头墨头被设计成一次性使用的。因此，尤其希望图5中所示的打印头识别电路造价要尽可能低。
图6是本发明的单级解码存储器矩阵的电路图。图6中所示的单级解码存储器矩阵存储5比特信息。这些信息比特这样被存储：将5个晶体管100、102、104、106和108的漏极98连接到表示逻辑“1”的电压电位Vdd 53，或连接到表示逻辑“0”的电压电位Gnd 51。单级解码存储器矩阵接收5条打印头地址线110、112、114、116和118上的解码信号。对图6中所示的单级解码存储器矩阵而言，解码信号功能将由一连串5个数字字构成，每个字都含有5位数字。这种单级存储器矩阵输出的打印头信息将是5个信息比特，一比特对应解码信号功能的每个字。
单级存储器矩阵的解码信号功能的每个字将只有一个有效的(即逻辑“1”)比特。例如，第一个字可能是“10000”，与晶体管100的栅极120连接的打印头地址线将包含“1”，而与晶体管102、104、106和108的栅极120连接的打印头地址线将包含逻辑“0”。将逻辑“1”施加给晶体管100的栅极120使其漏极98上的电压传递到其源极48。因此，如果晶体管100的漏极98与逻辑“1”连接，那么逻辑“1”将被传递到晶体管100的源极122并被传递到移位寄存器存储器输入端124。类似地，在各地址线110、112、114、116和118上发送数字字“01000”将可使晶体管102的漏极98上的电压传递到晶体管102的源和移位寄存器存储器输入端124。通过发送一连串包含单个逻辑“1”的数字字，打印机电子设备可读出图6中所示的单级存储器矩阵中所含的所有5个比特。
单级的解码信号功能的数字字将只含一个逻辑“1”。如果在各地址线110、112、114、116和118上，将数字字“11000”发送到图6中所示的单级存储器矩阵，那么来自晶体管100和102的漏极98的电压将被传递到它们的源极122和移位寄存器存储器输入端124。如果晶体管100和102的漏极98上的电压不同，那么在移位寄存器存储器输入端124上所接收到的输出将会不确定。事实上，如果不采取预防措施，那么可能出现会损坏存储器矩阵的短路情况。
图6中的讨论的焦点在于晶体管的使用。不过，应当理解，按本发明所提出的方式进行电连接的晶体管起到简单的电子开关作用。正如前面所讨论，当对栅极施加足够高的电压时，晶体管的源极和漏极通过低电阻电流通路连接。尽管整个申请中使用了术语“晶体管”，然而，可以有许多不同类型的电子开关应用于本发明中。例如，可以用场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管、双极结型晶体管以及其他任何起到电子开关作用的装置来取代所讨论的通用晶体管。
图7a示出了两级存储器矩阵，它使用5条地址线来解码存储器。为简明起见，通过在方框中标上地址线110、112、114、116或118的号码来表示与5条地址线110、112、114、116和118之一的连接，方框代表图7b中所示的晶体管。两级存储器矩阵的第一级128由10个晶体管构成，它们的漏极98根据被编码的特定信息与Vdd 53或Gnd 51连接。晶体管132、134、136、138的栅极120分别与地址线112、114、116和118连接。晶体管132、134、136和138的源极122与晶体管140的漏极98电连接。晶体管140具有其与地址线110电连接的栅极。晶体管140的源极122与移位寄存器存储器输入端124电连接。因此，为了将晶体管132、134、136和138之一的漏极98上的电压传递到移位寄存器存储器输入端124，必须在地址线110上将逻辑“1”发送到晶体管140的栅极120，并且分别在地址线112、114、116或118上将逻辑“1”发送到各晶体管132、134、136或138的栅极120。例如，如果分别在地址线110、112、114、116和118上发送数字字“11000”，那么，晶体管132和140的栅极将被打开。因此，晶体管132的漏极98上的电压将被传递到晶体管132的源极122和晶体管140的漏极98。由于晶体管140的栅极120是开路的，于是，晶体管140的漏极98上的电压被传递到晶体管140的源极122和移位寄存器存储器输入端124。因此，根据打印机电子设备分别在地址线110、112、114、116和118上发送数字字“11000”，晶体管140的漏极98上编码的信息比特将被发送到移位寄存器存储器输入端124。按照一种与上述方式类似的方式，发送数字字“10100”将使晶体管134的漏极上编码的信息比特被发送到移位寄存器存储器输入端124。因此，通过发送含有数字字“11000”、“10100”、“10010”和“10001”的解码信号功能，打印机电子设备可选择晶体管132、134、136和138上编码的信息比特。
对于晶体管142、144和146，可以重复同样的过程。晶体管142、144和146的漏极98与表示逻辑“1”或逻辑“0”的电压电位电连接。晶体管142、144和146的源极与晶体管148的漏极98连接。晶体管142、144和146的栅极120与地址线114、116和118电连接。晶体管148的栅极120与地址线112连接。如果在地址线110、112、114、116和118上发送数字字“11000”，那么晶体管148的栅极将被打开。然而，晶体管142、144和146的栅极120将被闭合，结果通过晶体管142、144和146将不会产生到晶体管148的漏极98的电流通路。因此，晶体管148的源极122上的电压将来自一些其他源极，即通过以上详述的晶体管132和140。如果打印机电子设备在地址线110、112、114、116和118上将数字字“01100”发送到图7a中所示的两级存储器矩阵，那么晶体管142和148的栅极120将是开路的。因此，晶体管142的漏极98上的电压电位将被传递到晶体管148的漏极98，而晶体管148的漏极98上的电压将被传递到移位寄存器存储器输入端124。同样，发送数字字“01010”将发送晶体管144的漏极98上编码信息比特，而“01001”将发送来自晶体管146的信息比特。
连接晶体管150、152和154采用类似于上述这些连接的电连接。发送数字字“00110”将打开晶体管150和154的栅极120，并将加载晶体管150的漏极98上编码的信息比特。数字字“00101”将加载来自晶体管152的比特。最后，将晶体管156和158电连接，从而字“00011”将加载来自晶体管156的漏极的信息比特。
具有根据本发明所设立的作为解码输入的5条地址线的需要用来对两级存储器矩阵进行解码的解码信号功能可包括在5比特数字字中两个逻辑“1”的所有可能的不同组合，即“11000”、“10100”、“10010”、“10001”、“01100”、“01010”、“01001”、“00110”、“00101”和“00011”。因此，根据本发明，5条地址线和14个晶体管可编码10比特数据。
具有根据本发明所设立的5条地址线的三级存储器矩阵可以根据5比特数字字中三个逻辑“1”的所有组合即“11100”、“11010”、“11001”、“10110”、“10101”、“10011”、“01110”、“01101”、“01011”和“00111”，来对要发送到移位寄存器存储器输入端124的信息比特进行编码。三级矩阵可存储10比特信息。这一信息与具有上面所讨论的5条地址线的两级矩阵的信息量一样。然而，采用5条地址线的三级解码存储器矩阵将需要19个晶体管(比两级5条地址线的存储器矩阵多5个)来实现。图8示出了采用5条地址线110、112、114、116和118的三级解码存储器矩阵。与图7a中一样，其中带有数字的方框代表晶体管，它具有用与其栅极120(如图7b中所示)电连接的号码表示的地址线。按照上述单级解码矩阵和两级解码矩阵的方法类似的方式，分别在地址线110、112、114、116和118上发送“11100”将使晶体管160的漏极98上的电压电位传递到移位寄存器存储器输入端124。同样与上面所讨论的矩阵类似，对于图8中的三级解码矩阵，如果发送具有比解码的级数更多的有效比特比如“11110”，将会造成短路或不确定输出。在图8中，“11110”通过晶体管160、162和164，晶体管166、162和164，以及晶体管170、168和164，将会形成从移位寄存器存储器输入端124到电压电位51和53的电流通路。因此，存储器矩阵最好这样构成，以便它决不会接收到具有过多有效比特的字，或者至少不因接收到具有过多有效比特的字而被损坏。
正如以上所讨论，可以被本发明的特别优选实施方式所存储的比特数由下式给出： D ! L ! ( D - L ) !
其中，D表示用于对存储器矩阵选址的地址线数，而L表示存储器矩阵的级数。由于D通常对给定的应用如打印头识别电路而言是已知的值，并且所需的存储器的比特数通常也是已知的，因此，通常可以计算出所需的最小级数。另外，还可用下式来计算构成本发明的优选实施方式所需的晶体管数： D ! ( L - 1 ) ! ( D - L + 1 ) + D ! L ! ( D - L ) ! - 1
其中，D仍表示地址线数而L表示级数。如果若干级将为某个给定的应用提供足够的数据比特，那么，上式可用来计算每一可能的级所需的晶体管数。通过选择级数(该级数可提供所需的存储量和要求最少的用来构成的晶体管数)，可使所需的晶体管数最少，并可使存储比特与晶体管的比值最小。
根据上述技术说明及附图，本发明的实施方式的修改和／或变化对熟练技术人员而言是可想而知的，也是很显然的。因此，显然以上仅旨在说明优选实施方式，但并不局限于此，本发明的实质和范围可参照附属权利要求书来确定。

Claims (23)

1．喷墨打印头的一种识别装置，包括：
与喷墨打印头通信的打印机电子设备；
一个具有存储器输入端的移位寄存器，用于根据负载信号寄存大量的打印头信息比特，并根据输出信号串行地输出这些大量的打印头信息比特；
多个存储器矩阵，它们每个都与移位寄存器的一个相应的存储器输入端电连接，用于根据从打印机电子设备发出的解码信号功能，存储打印头信息比特并向移位寄存器的该相应的存储器输入端提供这些打印头信息比特；和
多条地址线，用于将解码信号功能从打印机电子设备发送到存储器矩阵，并将时钟和负载信号从打印机电子设备发送到移位寄存器。
2．权利要求1的装置，其中每个存储器矩阵包括：
包含多个晶体管的第一级，每个晶体管都有源极、漏极和栅极，其中每个晶体管的栅极都与多条地址线中一条相应的地址线电连接，每个晶体管的源极都与与特定存储器矩阵相应的移位寄存器的存储器输入端电连接，而漏极与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位电连接。
3．权利要求1的装置，其中存储器矩阵还包括：
包含多个晶体管的第一级，每个晶体管都有源极、漏极和栅极，其中每个晶体管的栅极都与多条地址线中一条相应的地址线电连接，每个晶体管的源极都与第二多个晶体管之一的漏极电连接，而漏极与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位电连接；和
包含第二多个晶体管的第二级，每个晶体管都有源极、漏极和栅极，其中，每个第二多个晶体管的栅极都与多条地址线中一条相应的地址线电连接，每个第二多个晶体管的源极都与移位寄存器的一个相应的存储器输入端电连接，而第二多个晶体管中的每个晶体管的漏极都与第一多个晶体管中的一组晶体管的源极电连接，这样，当任何两条与两级中任一级中的晶体管的栅极电连接的地址线包含逻辑“1”时，在移位寄存器的存储器输入端与第一或第二电压电位之间接通单个电流通路。
4．权利要求1的装置，其中每个存储器矩阵还包括：
多个具有栅极、源极和漏极的晶体管，其中多个晶体管配置在包括最高级、最低级和至少一个中间级的一些级中，使得，最低级的晶体管具有其与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位连接的漏极，以及其与中间级上的一个相应的晶体管的漏极连接的源极，最高级的晶体管具有其与移位寄存器的存储器输入端连接的源极，以及其与中间级上的相应的一组晶体管的源极连接的漏极，而中间级的晶体管具有其与高一级的一个相应的晶体管的漏极电连接的源极，以及其与低一级的相应的一组晶体管的源极连接的漏极。
5．权利要求1的装置，其中每个存储器矩阵包括：
包含多个电子开关的第一级，每个电子开关都有第一端、第二端和开关输入端，其中每个电子开关的开关输入端都与多条地址线中一条相应的地址线电连接，每个电子开关的第一端都与与特定存储器矩阵相应的移位寄存器的存储器输入端电连接，而第二端与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位电连接。
6．权利要求1的装置，其中存储器矩阵还包括：
包含多个电子开关的第一级，每个电子开关都有第一端、第二端和开关输入端，其中每个电子开关的开关输入端都与多条地址线中一条相应的地址线电连接，每个电子开关的第一端都与第二多个电子开关之一的第二端电连接，而第二端与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位电连接；和
包含第二多个电子开关的第二级，每个电子开关都有第一端、第二端和开关输入端，其中每个第二多个电子开关的开关输入端都与多条地址线中一条相应的地址线电连接，每个第二多个电子开关的第一端都与移位寄存器的一个相应的存储器输入端电连接，而第二多个电子开关中的每个电子开关的第二端都与第一多个电子开关中的一组电子开关的第一端电连接，这样，当任何两条与两级中任一级中的电子开关的开关输入端连接的地址线包含逻辑“1”时，在移位寄存器的存储器输入端与第一或第二电压电位之间接通单个电流通路。
7．权利要求1的装置，其中每个存储器矩阵还包括：
多个具有开关输入端、第一端和第二端的电子开关，其中多个电子开关配置在包括最高级、最低级和至少一个中间级的一些级中，使得，最低级的电子开关具有其与表示逻辑“1”的第一电压电位或与表示逻辑“0”的第二电压电位连接的第二端，以及其与中间级上的一个相应的电子开关的第二端连接的第一端，最高级的电子开关具有其与移位寄存器的存储器输入端连接的第一端，以及其与中间级上的相应的一组电子开关的第一端连接的第二端，而中间级的电子开关具有其与高一级的一个相应的电子开关的第二端电连接的第一端，以及其与低一级的相应的一组电子开关的第一端电连接的第二端。
8．权利要求4的装置，其中多个晶体管的栅极这样与地址线连接，使得，当一些与级数相等的地址线包括一个足以打开与其连接的晶体管的栅极的电压电位时，在与存储器矩阵相应的存储器输入端与第一或第二电压电位之间接通单个电流通路。
9．权利要求1的装置，其中存储器矩阵还包括多个配置在一些级中的晶体管，而解码信号功能还包括多个数字字，使得，每个字都包含一定量的比特，而数字字中与级数相等的一些比特必须有效，以便从存储器矩阵中选定一比特打印机识别信息。
10．权利要求1的装置，其中存储器矩阵由划分为多级的多个晶体管构成。
11．权利要求1的装置，其中解码信号功能包括一连串数字字。
12．权利要求11的装置，其中存储器矩阵由配置在级中的晶体管构成，并且其中一连串数字字的每个字中的有效比特数等于级数。
13．权利要求1的装置，其中解码信号功能包括一连串数字字，每个字具有“D”个比特，并且其中每个存储器矩阵由划分为“L”级的多个晶体管构成，而可存储在多个存储器矩阵的每一矩阵中的打印头信息比特数可由下式给出： D ! L ! ( D - L ) !
14．权利要求1的装置，其中解码信号功能包括一连串数字字，每个字具有“D”个比特，并且每个存储器矩阵由划分为“L”级的多个晶体管构成，而构成每个存储器矩阵所需的晶体管数由下式给出： D ! ( L - 1 ) ! ( D - L + 1 ) + D ! L ! ( D - L ) ! - 1
15．一种用于存储喷墨打印头识别信息和用于向喷墨打印机电子设备提供该识别信息的存储器矩阵，该存储器矩阵包括：
多个配置在多级中的具有源极、漏极和栅极的晶体管；
多条与晶体管的栅极连接的打印头地址线；和
多个移位寄存器，用于根据多条打印头地址线上接收到的解码信号功能来接收来自多个晶体管的打印头识别信息，并将打印头信息串行发送到喷墨打印机电子设备。
16．权利要求15的存储器矩阵，其中第一级晶体管的漏极与逻辑“1”位或逻辑“0”电连接。
17．权利要求15的存储器矩阵，其中最后一级晶体管的源极与多个移位寄存器之一的存储器输入端连接。
18．权利要求15的存储器矩阵，其中晶体管的栅极与打印头地址线连接，以便使用来构成能存储一定量的打印头识别信息的存储器矩阵所需的晶体管数最少。
19．权利要求15的存储器矩阵，其中打印头有一个带有输出线的热敏电路，并且打印头识别信息通过热敏电路的输出线被串行地发送到打印机电子设备。
20．一种用于存储和输出信息的存储器装置，包括
多个存储器矩阵，每个存储器矩阵都包括多个具有漏极、源极和栅极的晶体管，而多个晶体管配置在从最低级到最高级的多级中；
多个单比特移位寄存器，用于产生串行输出，每个移位寄存器都有一个存储器输入端和一个相应的存储器矩阵，其中每个移位寄存器的存储器输入端都与移位寄存器的相应的存储器矩阵的最高级中的晶体管的源极电连接；
多条地址线，用于接收解码信号功能、负载信号和时钟信号；和
一条输出线，用于发送多个移位寄存器的串行输出。
21．权利要求20的装置，其中多个晶体管中的每个晶体管的栅极都与多条地址线之一电连接。
22．权利要求20的装置，其中最低级的晶体管的漏极与表示逻辑“1”的电压电位或与表示逻辑“0”的电压电位连接，而最低级的晶体管的源极与次最高级的晶体管的漏极连接。
23．权利要求20的装置，其中在其上下都有级的某一级的晶体管使其源极与高于该级的最近那一级的晶体管的漏极连接，并使其漏极与低于该级的最近那一级的晶体管的源极连接。
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