CN201950971U - 耗材芯片及耗材容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型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电子模块，通讯单元具有电源端子，基板上还设有一供电单元，其中，基板上还设有电源切换单元，电源切换单元包括比较电路及选通电路，比较电路具有第一比较器，第一比较器的两个输入端分别与电源端子及供电单元连接，第一比较器的输出端与选通电路的输入端连接，选通电路设有工作状态相反的第一开关器件及第二开关器件，第一开关器件连接于供电单元与选通电路的输出端之间，第二开关器件连接于电源端子与选通电路的输出端之间，选通电路的输出端向电子模块供电。本实用新型提供的耗材芯片能节省电池的电能消耗，使得耗材芯片的使用寿命较长。

Description

耗材芯片及耗材容器

技术领域

本实用新型涉及打印领域，尤其是涉及一种安装在打印机用耗材容器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，部分电触点17用于传送信息，还有一个电触点用于接收喷墨打印机提供的电源并向电子模块18供电。电子模块18也是设置于基板16上，并与电触点17电连接。基板16上还设有电池26，也向电子模块18供电，电子模块18与电池26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以及接口单元25，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，电池26储存的电量有限，若在喷墨打印机向芯片供电时电池26也向芯片供电，将造成电能的浪费，也不利于电池26电能的有效利用，导致电池26的电能利用率较低，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接收激光打印机提供的电能。并且，基板的另一侧设有与电触点34电连接的电子模块与电池，电子模块上也设置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也会存在因电池电能的不必要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，这样在成像设备向耗材芯片提供电能的时候，不能确保电池停止输出电能，则无法保证电池的使用寿命，往往导致耗材芯片的使用寿命较短。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种节省电池等供电单元消耗电能的耗材芯片。

本实用新型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，本实用新型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，通讯单元具有从外部获取电能并向电子模块供电的电源端子，基板上还设有一供电单元，其中，基板上还设有电源切换单元，电源切换单元包括比较电路及选通电路，比较电路具有第一比较器，第一比较器的两个输入端分别与电源端子及供电单元连接，第一比较器的输出端与选通电路的输入端连接，选通电路设有工作状态相反的第一开关器件及第二开关器件，第一开关器件连接于供电单元与选通电路的输出端之间，第二开关器件连接于电源端子与选通电路的输出端之间，选通电路的输出端向电子模块供电。

由上述方案可见，通过电源切换单元对电源进行切换，可在打印机或成像装置提供电源时由电源端子向电子模块供电，第一开关器件关断，供电单元停止输出电能，在打印机停止向耗材芯片供电时，第一开关器件导通，向电子模块供电。这样，供电单元的电能得到有效地利用，耗材芯片的使用寿命得以延长。

一个优选的方案是，选通电路还设有一反相器，反相器连接在选通电路的输入端与第一开关器件的控制极之间。

由此可见，通过在选通电路的输入端与第一开关器件之间设置反相器，能确保第一开关器件与第二开关器件接收的控制信号反相，从而保证第一开关器件与第二开关器件的工作状态相反。

进一步的方案是，电源切换单元还设有第二比较器以及基准电压生成电路，第二比较器的两个输入端分别与基准电压生成电路及电源端子连接，第二比较器的输出端与比较电路的供电控制端连接。

可见，通过第二比较器比较基准电压与打印机提供的外部电源的电压，从而判断外部电源的电压是否满足比较电路的工作要求，只有外部电源的电压满足工作要求时才向比较电路供电，避免比较电路因电压过低而无法工作。

为实现上述的另一目的，本实用新型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，通讯单元具有从外部获取电能并向电子模块供电的电源端子，基板上还设有一供电单元，其中，基板上还设有电源切换单元，电源切换单元包括比较电路及选通电路，比较电路具有第一比较器，第一比较器的两个输入端分别与电源端子及供电单元连接，第一比较器的输出端与选通电路的输入端连接，选通电路设有工作状态相反的第一开关器件及第二开关器件，第一开关器件连接于供电单元与选通电路的输出端之间，第二开关器件连接于电源端子与选通电路的输出端之间，选通电路的输出端向电子模块供电。

由上述方案可见，耗材芯片设置了电源切换单元，能让第一开关器件在打印机提供电源时关断，避免供电单元持续地输出电能，减少电能的浪费，从而延长了供电单元的放电时间，进而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是现有墨盒芯片中电子模块与电池的电原理框图。

图4是现有一种碳粉盒的结构分解图。

图5是本实用新型耗材芯片实施例的电原理示意图。

图6是本实用新型耗材芯片实施例中电源切换单元的电原理框图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本实用新型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实用新型进行详细说明。

耗材芯片实施例：

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，电子模块与一个电源端子连接。若基板上设有多个电触点，则电源端子为其中的一个电触点，若基板上设置天线，则天线作为电源端子向电子模块提供电能。此外，基板上还设有作为本实施例供电单元的电池，用于向电子模块供电。本实施例的电原理框图如图5所示。

本实施例中，电源端子42与电子模块46之间设置有电源切换单元43，电源切换单元43内设有比较器44，比较器44的正向输入端与电源端子42相接，反向输入端与电池41相接，比较器44比较电池41与电源端子42之间的电压高低，并以此决定输出信号的电平。

比较器44的输出端与逻辑选择电路45相接，逻辑选择电路45根据比较器44输出的信号判断由电池41还是电源端子42向电子模块46供电，因此逻辑选择电路45的输出端控制开关47的工作，用以选择开关47的连接。

电源切换单元43内还设有一根导线48连接于比较器44的输出端与电子模块46之间，导线48作为本实施例的休眠信号发生电路，在电池41的电压高于电源端子42的电压时，电源切换单元43通过导线48向电子模块46输出休眠信号，电子模块46进入休眠模式，直至比较器44输出的信号反相，也就是电源端子42的电压高于电池41的电压时电子模块46唤醒。

电子模块46包括微控制器，且内设有存储器，存储有墨盒型号、墨水颜色、墨水余量等与墨盒相关的数据，并在打印机访问存储器时将上述数据传送至打印机，用于打印机对墨盒进行识别。当然，电子模块46也可以是专用的集成电路（ASIC），由大量的电子元件集成具有逻辑判断、数据存储功能的专用电路。

参见图6，是本实施例中电源切换单元43的具体电原理图。电源切换单元43具有两个输入端子A、B，分别与电池、电源端子连接。电源切换单元43内设有比较电路51，比较电路51内设有第一比较器52，第一比较器52相当于图5中的比较器44，用于比较电池与电源端子的电压高低。因此，第一比较器52的两个输入端分别与输入端子A、B连接。

第一比较器52的输出端连接至反相器53，反相器53相当于图5中的逻辑选择电路45。反相器53的输出端连接至作为本实施例第一开关器件的场效应管57的控制极，用于控制场效应管57的通断。并且，第一比较器52的输出端还连接至作为本实施例第二开关器件的场效应管58的控制极，并控制场效应管58的通断。

本实施例中，反相器53、场效应管57与场效应管58构成了选通电路，且场效应管57与场效应管58均是使用CMOS工艺制成的场效应管，且均具有高电平导通、低电平截止的特性。场效应管57的输入端与输入端子A连接，输出端连接至电源切换单元43的输出端子C连接，电源切换单元43的输出端子C也是选通电路的输出端，用于向电子模块供电。场效应管58的输入端与输入端子B连接，输出端连接至输出端子C。

为了确保比较电路51正常工作，本实施例还设有电压判断电路54，其控制比较电路51供电，电压判断电路54设有第二比较器55以及基准电压发生电路56，基准电压发生电路56可以采用反向击穿的LED、稳压器、专用基准电路中的一种，用于生成一个电压值固定的电压信号作为基准电压输入至第二比较器55中，因此基准电压生成电路56的输出端与第二比较器55的一个输入端连接。第二比较器55的另一个输入端与电源端子B连接，第二比较器55的输出端连接至比较电路51的供电控制端并控制向比较电路51供电。

此外，第一比较器52的输出端与输出端子D之间连接有导线48，作为休眠信号发生电路。

当耗材芯片未与打印机连通时，电源端子的电压为零，电池的电压高于电源端子的电压，应该由电池向电子模块供电。此时，由于电压判断电路54没有获得电源输入，其输出低电平，比较电路51不工作，第一比较器52输出低电平信号，场效应管58截止。第一比较器52输出的低电平信号经过反相器53后变为高电平信号，场效应管57导通，电池输出的电流经输入端子A、场效应管57后流向输出端子C，向电子模块供电。

同时，第一比较器52输出的低电平信号经过导线48输出至输出端子D，电子模块接收到低电平信号后进入休眠状态，以减少电能的消耗。由于此时打印机不会访问电子模块，因此电子模块进入休眠模式不会影响打印机的工作。

当电源端子处的电压增高但仍低于电池的电压时，电压判断电路54工作，并判断电源端子处的电压是否高于基准电压，若高于基准电压，第二比较器55输出高电平信号，控制向比较电路51供电，比较电路51工作。由于电池电压高于电源端子处的电压，因此第一比较器52仍输出低电平信号，场效应管57导通，场效应管58截止，电子模块的电能仍由电池提供。

当耗材芯片与打印机连通后，打印机向耗材芯片提供电压高于电池电压的电源时，电压判断电路54工作并向比较电路51输出高电平，比较电路51工作。由于电源端子的电压高于电池电压，第一比较器52输出高电平信号，场效应管58导通，而场效应管57截止，电源端子输出的电流通过输入端子B、场效应管58流向输出端子C，向电子模块供电。同时，第一比较器52输出的高电平信号经导线58输出至电子模块，电子模块从休眠模式中唤醒，进入工作状态，与打印机进行数据交换。

可见，通过电源切换单元对电源的选择，避免打印机向耗材芯片供电时电池仍向电子模块供电，减少电池电能的浪费，延长电池的使用寿命，从而延长耗材芯片的使用寿命。

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实用新型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，在基板上设置电源切换单元，确保耗材芯片的使用寿命较长。

当然，上述实施例仅是本实用新型较佳的实施方案，实际应用时还可以有更多的变化，例如，将反相器设置在选通电路的输入端与第二开关器件之间；或者，第一开关器件与第二开关器件分别是高电平导通与低电平导通的场效应管；又或者，使用三极管替代场效应管作为开关器件等，这些改变同样可以实现本实用新型的目的。

最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，如场效应管类型的改变、基准电压生成电路的改变等变化也应该包括在本实用新型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，所述通讯单元具有从外部获取电能并向所述电子模块供电的电源端子，所述基板上还设有一供电单元；

其特征在于：

所述基板上还设有电源切换单元，所述电源切换单元包括比较电路及选通电路，所述比较电路具有第一比较器，所述第一比较器的两个输入端分别与所述电源端子及所述供电单元连接，所述第一比较器的输出端与所述选通电路的输入端连接，所述选通电路设有工作状态相反的第一开关器件及第二开关器件，所述第一开关器件连接于所述供电单元与所述选通电路的输出端之间，所述第二开关器件连接于所述电源端子与所述选通电路的输出端之间，所述选通电路的输出端向所述电子模块供电。

2.根据权利要求1所述的耗材芯片，其特征在于：

所述选通电路还设有一反相器，所述反相器连接在所述选通电路的输入端与所述第一开关器件的控制极之间。

3.根据权利要求1所述的耗材芯片，其特征在于：

所述选通电路还设有一反相器，所述反相器连接在所述选通电路的输入端与所述第二开关器件的控制极之间。

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：

所述电源切换单元还设有第二比较器以及基准电压生成电路，所述第二比较器的两个输入端分别与所述基准电压生成电路及所述电源端子连接，所述第二比较器的输出端与所述比较电路供电的控制端连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的耗材芯片，其特征在于：

所述电源切换单元还设有休眠信号发生电路，所述休眠信号发生电路连接于所述比较电路的输出端与所述电子模块的输入端子之间。

6.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，所述通讯单元具有从外部获取电能并向所述电子模块供电的电源端子，所述基板上还设有一供电单元；

其特征在于：

所述基板上还设有电源切换单元，所述电源切换单元包括比较电路及选通电路，所述比较电路具有第一比较器，所述第一比较器的两个输入端分别与所述电源端子及所述供电单元连接，所述第一比较器的输出端与所述选通电路的输入端连接，所述选通电路设有工作状态相反的第一开关器件及第二开关器件，所述第一开关器件连接于所述供电单元与所述选通电路的输出端之间，所述第二开关器件连接于所述电源端子与所述选通电路的输出端之间，所述选通电路的输出端向所述电子模块供电。

7.根据权利要求6所述的耗材容器，其特征在于：

所述选通电路还设有一反相器，所述反相器连接在所述选通电路的输入端与所述第一开关器件的控制极之间。

8.根据权利要求6所述的耗材容器，其特征在于：

所述选通电路还设有一反相器，所述反相器连接在所述选通电路的输入端与所述第二开关器件的控制极之间。

9.根据权利要求6至8任一项所述的耗材容器，其特征在于：

所述电源切换单元还设有第二比较器以及基准电压生成电路，所述第二比较器的两个输入端分别与所述基准电压生成电路及所述电源端子连接，所述第二比较器的输出端与所述比较电路的供电控制端连接。

10.根据权利要求6至8任一项所述的耗材容器，其特征在于：

所述电源切换单元还设有休眠信号发生电路，所述休眠信号发生电路连接于所述比较电路的输出端与所述电子模块的输入端子之间。

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