專利名稱：耗材芯片及耗材容器的制作方法
技術領域：
本發明涉及打印領域，尤其是涉及一種安裝在打印耗材上的耗材芯片以及安裝有這種耗材芯片的耗材容器。
背景技術：
打印機作為常見的辦公設備，為現代化辦公提供了極大的方便。現有的打印機分為噴墨打印機以及激光打印機，噴墨打印機使用容納有墨水的墨盒作為耗材容器向紙張噴射墨水，以在紙張上形成需要打印的文字或圖案；激光打印機則使用容納有碳粉的碳粉盒作為耗材容器在介質上形成需要打印的文字或圖案。參見圖1，現有碳粉盒具有殼體11，殼體11圍成容納碳粉的腔體，殼體的外壁上設有一個芯片安裝位12，耗材芯片13安裝于芯片安裝位12上。耗材芯片13具有一塊基板， 基板上設有作為通訊單元的兩個電觸點14、15，用于與激光打印機進行數據交換。并且，基板的另一側設有與電觸點14、15電連接的電子模塊(圖1中不可見)，電子模塊具有存儲器， 存儲有碳粉余量、碳粉盒型號、碳粉盒適用的激光打印機型號等數據。碳粉盒安裝到激光打印機后，激光打印機將訪問耗材芯片13，以確定碳粉盒芯片是否適用于該款激光打印機，并確定所安裝的碳粉盒能否正常使用。激光打印機通過兩個電觸點14、15向耗材芯片13輸入特定波形的電信號，用于表示特定的讀寫信息。激光打印機首先向電子模塊發送讀命令，電子模塊接收讀命令后，通過電觸點14、15向激光打印機返回特定的信號。電子模塊向激光打印機返回信息時，電觸點14、15的波形如圖2所示。電觸點15接收來自激光打印機的時鐘信號，該時鐘信號是基準時鐘信號，高電平與低電平的電壓值分別1.8伏與0 (相對于打印機的地)。電觸點14接收來自激光打印機的電平信號，并在返回數值為二進制數“0”時對信號進行調制，返回數值為二進制數“1”時不對信號進行調制。激光打印機只在基準時鐘信號為低電平時接收返回數據，因此電子模塊需要在電觸點15所接收的時鐘信號為低電平時對電觸點14的電信號進行調制。如圖2所示，在時鐘信號第一個低電平時，電觸點14為高電平信號，即該電信號未被調制，表示輸出二進制數“1”，在時鐘信號第二個低電平時，電觸點14為低電平信號，即該電信號被調制，表示輸出二進制數“0”，以此類推。由于電子模塊對電觸點14電信號調制幅度不深，一般只有0. 3伏，因此電觸點14 高電平時電壓為5. 5伏(相對于打印機的地)，低電平時電壓為5. 2伏(相對于打印機的地)。 激光打印機接收電觸點14輸出的電信號后進行解調，獲取相應的數據。下述所表述的電觸點15 (或電觸點32)和電觸點14 (或電觸點31)的信號都是相對打印機的地來說明，而其他信號是指相對芯片的地，芯片的地與電觸點15 (或電觸點32)是連接的，下述的地都是指芯片的地。參見圖3，電子模塊與電觸點14、15連接，電子模塊具有由電阻R1、電容Cl組成的電源電路，用于向微控制器16供電。微控制器16內設有存儲器，其存儲有與碳粉盒相關的信息。電子模塊還設有由電阻R4、R5與三極管Ql組成的調制電路，三極管Ql的基極通過電阻R4與微控制器16的引腳IOl連接，并在引腳IOl輸出的高低電平控制下通斷。三極管Ql的集電極通過電阻R5與電觸點14連接，發射極接地。電子模塊輸出二進制數“0” 時，微控制器16的引腳IOl輸出高電平信號，三極管Ql導通，電觸點14的電信號電壓降低， 從而實現電信號的調制。電子模塊輸出二進制數“1”或在基準時鐘信號為高電平時，引腳IOl輸出低電平信號，三極管Ql截止，電觸點14為高電平信號。電子模塊的時鐘電路包括電阻R2、R3以及電壓比較器G1，電阻R3的一端與電觸點14連接，另一端連接至B點處，電阻R2的一端與電觸點15連接，另一端連接至B點處。電壓比較器Gl是集成在微控制器16內的電壓比較器，其反相輸入端通過微控制器16的引腳102與B點連接，正向輸入端與基準電壓Vref連接，基準電壓Vref是微控制器16內部的基準電壓，電壓比較器Gl的輸出端向微控制器16提供同步時鐘信號。由于電觸點14與15之間存在電壓降，且該電壓降的電壓波形為交替變化的信號， 選取阻值合適電阻R2、R3可使B點處的電壓為高低電平地交替變化波形的信號，形成時鐘信號，例如0. 8伏與1. 3伏之間交替變化的時鐘信號。同時，選擇微控制器16內合適的電壓作為電壓比較器Gl的基準電壓Vref，例如選擇基準電壓Vref為1伏。由于B點處向電壓比較器Gl輸入的時鐘信號電平在基準電壓 Vref上下交替變換，電壓比較器Gl的輸出端將輸出高電平與低電平交替變化的時鐘信號， 并將該時鐘信號提供給微控制器16。當調制電路對電觸點14輸出的信號進行調制時，電觸點14的電壓將降低0. 3伏， 電觸點15的電壓不變，由于電阻R2、R3的分壓作用，B點處電壓將相應的降低0. 1伏，變為在0. 7伏與1. 2伏之間交替變換。由于B點處輸入的時鐘信號仍在基準電壓Vref上下交替變換，因此，電壓比較器Gl輸出的信號仍為高電平與低電平交替變化的時鐘信號，且電平的幅值與原來一致。但是，由于引腳IOl輸出調制信號的同步時鐘是通過軟件檢測電壓比較器Gl輸出信號所得到的同步時鐘，因此調制信號的同步性較差，即微控制器16無法確保在基準時鐘信號為低電平時對電觸點14的電信號進行調制。若在基準時鐘信號為高電平時對電觸點 14的電信號進行調制，激光打印機接收該電信號后將無法識別該電信號，判斷碳粉盒芯片出錯，影響激光打印機的工作。此外，不同微控制器16內部的RC時鐘差別較大，離散性較大，導致耗材芯片13的
穩定性不一致。參見圖4，現有墨盒具有一個殼體21，殼體21圍成腔體25，腔體25內容納有墨水。 殼體21的下方設有出墨口 24，腔體25內的墨水可經過出墨口 M流出。在殼體21外壁上安裝有一塊耗材芯片23，耗材芯片的結構如圖5所示。耗材芯片23具有基板沈，在基板沈上設有多個電觸點27，電觸點27作為通訊單元與噴墨打印機上的電觸點連接，用于傳送信息。基板沈上還設有一個電子模塊28，電子模塊觀也設有存儲器，存儲有墨盒相關的信息。多個電觸點27中包括一個數據電觸點以及一個時鐘電觸點，電子模塊對輸出電信號的調制也是靠噴墨打印機提供的基準時鐘為參考基準，但調制時也會存在調制信號與時鐘信號不同步的問題，導致噴墨打印機無法正確接收耗材芯片23返回的數據。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種輸出信號與基準時鐘信號同步性較好的耗材芯片。本發明的另一目的是提供一種耗材芯片輸出信號可被打印機正確識別的耗材容器。為實現上述的主要目的，本發明提供的耗材芯片包括基板，基板上設有第一電觸點、第二電觸點及與兩個電觸點連接的電子模塊，電子模塊包括微控制器、向微控制器供電的電源電路、對輸出信號進行調制的調制電路，調制電路具有一個開關器件，開關器件的控制端與微控制器的第一引腳連接，開關器件的兩個輸出端分別與第一電觸點及地連接，電子模塊還設有向微控制器提供時鐘信號的時鐘電路，時鐘電路包括比較單元，比較單元的第一輸入端連接外來的時鐘信號，第二輸入端連接基準電壓，比較單元的輸出端連接微控制器，其中，第一引腳接收比較單元輸出端的控制信號，且開關器件的控制端還與微控制器的第二引腳連接。由上述方案可見，調制電路的三極管控制端通過第一引腳與比較單元的輸出端連接，因此三極管的通斷由比較單元的輸出端控制。由于比較單元輸出的控制信號與基準時鐘信號保持同步，三極管的通斷也可以與基準時鐘信號保持同步。可見，在微控制器內部， 第一引腳不是通過軟件檢測比較單元輸出的控制信號，而是直接與比較單元的輸出端連接，確保在基準時鐘信號低電平時對電信號進行調制，從而確保數據輸出與基準時鐘的同步性。一個優選的方案是，第二電觸點接收基準時鐘信號，第一引腳輸出的信號與基準時鐘信號反相。由此可見，在基準時鐘信號為低電平時第一引腳輸出高電平信號，三極管導通，對輸出電信號進行調制，在基準時鐘信號為高電平時第一引腳輸出低電平信號，三極管截止， 不對輸出電信號進行調制。這樣，可有效確保對輸出電信號的調制是在基準時鐘信號為低電平時發生，輸出信號的同步性較好。進一步的方案是，時鐘電路還設有串聯在第一電觸點與比較單元第一輸入端之間的電容。由此可見，利用電容對直流電的過濾作用，將時鐘電路中的直流分量過濾，確保時鐘信號中的交流分量通過，比較器第一輸入端接收的外部時鐘信號只包含交流分量。為實現上述的另一目的，本發明提供的耗材容器包括殼體，殼體圍成容納耗材的腔體，腔體一端設有耗材出口，殼體的外壁上安裝有耗材芯片，耗材芯片具有基板，基板上設有第一電觸點、第二電觸點及與兩個電觸點連接的電子模塊，電子模塊包括微控制器、向微控制器供電的電源電路、對輸出信號進行調制的調制電路，調制電路具有一個開關器件， 開關器件的控制端與微控制器的第一引腳連接，開關器件的兩個輸出端分別與第一電觸點及地連接，電子模塊還設有向微控制器提供時鐘信號的時鐘電路，時鐘電路包括比較單元， 比較單元的第一輸入端連接外來的時鐘信號，第二輸入端連接基準電壓，比較單元的輸出端連接微控制器，其中，第一引腳接收比較單元輸出端的控制信號，且開關器件的控制端還與微控制器的第二引腳連接。由上述方案可見，調制電路的三極管通過由比較單元輸出的控制信號控制，確保三極管通斷與基準時鐘信號同步，從而確保對輸出電信號的調制與基準時鐘電路的同步， 打印機能接收到正確的返回信號，保證打印機的正常工作。
圖1是現有一種碳粉盒的結構分解圖。圖2是激光打印機與碳粉盒芯片通訊時碳粉盒芯片兩個電觸點輸入/輸出信號的波形圖。圖3是現有碳粉盒芯片中電子模塊與電觸點的電原理圖。圖4是現有一種墨盒的結構示意圖。圖5是現有墨盒芯片的結構放大示意圖。圖6是本發明耗材芯片實施例的電原理圖。以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
具體實施例方式本發明的耗材容器既可以是安裝在噴墨打印機上的墨盒，也可以是安裝在激光打印機或復印機、傳真機、一體機上的碳粉盒或碳粉筒，下面結合各實施例對本發明進行詳細說明。耗材芯片實施例
本實施例具有一塊基板，基板的一面設有作為通訊單元的兩個電觸點，用于與打印機的電觸點連接。其中一個電觸點接收來自打印機的基準時鐘信號，另一個電觸點是接收或向打印機輸出數據的數據觸點。參見圖6，電子模塊與兩個電觸點31、32電連接，其中電觸點31為數據觸點，其接收打印機的電平信號，該電平信號的電壓為5. 5伏的高電平信號。電觸點32接收基準時鐘信號，高電平與低電平的電壓分別是1. 8伏與0伏。電子模塊具有由電阻Rll及電容Cll組成的電源電路，電阻Rll的一端與電觸點 31連接，接收打印機提供的電源，并向微控制器33供電。微控制器33內設有存儲器，存儲有與耗材容器相關的數據，包括耗材余量等。電子模塊設有時鐘電路，其由電容C12、電阻R12以及作為比較單元的電壓比較器 G2、反相器Ul組成，電容C12串聯在電觸點31以及電壓比較器G2的反向輸入端之間，電阻 R12的一端與微控制器33的引腳1013連接，另一端接地。并且，電壓比較器G2的反向輸入端與微控制器33的引腳1013連接，其正向輸入端與微控制器33內部的基準電壓Verf連接。電壓比較器G2的輸出端與反相器Ul連接，反相器Ul將電壓比較器G2輸出的信號反相后輸出至引腳1011。由于電觸點31與電觸點32之間存在壓差，電觸點31的電平能保持在5. 5伏左右， 電觸點32接收基準時鐘信號，電信號是高低電平變化的，因此A點處的電信號也是高低電平變化的信號。由于電容C12具有過濾直流分量的作用，將電信號中直流分量過濾后，A點處的電信號也就是在0-1. 8伏之間變化的時鐘信號，且該時鐘信號與電觸點32接收的基準時鐘信號同步。并且，A點處的電信號與基準時鐘信號是反相的，這是由于A點處電壓是電觸點31與電觸點32電壓差過濾直流分量所得到的電信號。電壓比較器G2選取的基準電壓Verf在0_1. 8伏之間，例如1伏，則電壓比較器G2 輸出的電信號也是與A點處電信號同步，但由于引腳1013與電壓比較器G2的反向輸入端連接，因此電壓比較器G2輸出端的電信號與A點處電信號反相，即與基準時鐘信號同相。電壓比較器G2輸出的信號經過反相器Ul反相處理后，得到與基準時鐘信號反相的時鐘信號，并輸出至引腳1011。電子模塊還具有由三極管Q2、電阻R14以及電阻R13組成的調制電路，三極管Q2 作為本實施例的開關器件，其基極為控制端，通過電阻R14與微控制器33的引腳IOll連接，集電極為一個輸出端，通過電阻R13與電觸點31連接，發射極為另一輸出端，并且接地。弓丨腳IOll輸出高電平時，三極管Q2導通，電觸點31輸出的電信號電壓降低，即實現對輸出電信號的調制。弓丨腳IOll輸出低電平時，三極管Q2截止，電觸點31輸出高電平信號，即輸出的電信號未被調制。由于引腳IOll輸出與基準時鐘信號反相的時鐘信號，因此在基準時鐘信號為高電平時，引腳IOll輸出低電平信號，電觸點31的電信號不被調制， 只有基準時鐘信號為低電平時，引腳IOll輸出高電平信號，三極管Q2導通，電觸點31輸出的電信號才可能被調制。此外，三極管Q2的基極還與微控制器33的引腳1012連接，引腳1012輸出電信號以引腳IOll輸出的時鐘信號為同步基準。在電觸點31輸出二進制數“0”時，引腳1012輸出高阻態信號，確保引腳IOll輸出高電平時三極管Q2導通，引腳IOll輸出低電平時三極管Q2截止。當電觸點31需要輸出二進制數“1”時，引腳1012輸出低電平信號，此時，即使引腳IOll為高電平信號，但三極管Q2的基極仍為低電平，三極管Q2截止。在基準時鐘信號為高電平的半個周期內，微控制器33判斷后半周期是否需要對輸出信號進行調制，若需要進行調制，則引腳1012輸出高阻態信號，若不需要進行調制，則輸出低電平信號。引腳1012的信號輸出要在基準時鐘信號為高電平的半個周期內切換，即在IOll為低電平的半個周期內切換。因此，微控制器33有充足的時間決定引腳1012輸出的信號為高阻態還是低電平。引腳1012信號是引腳IOll信號的開通或截止信號，如果 1012輸出高阻態信號，則引腳IOll信號直通到調制電路進行調制；如果1012輸出低電平信號，則引腳IOll信號無法通到調制電路，使調制電路一直處于關斷狀態。由該實施例可見，三極管Q2的導通與截止由電壓比較器G2輸出的控制信號控制， 而電壓比較器G2的輸出信號與基準時鐘信號保持同步，因此三極管Q2的導通與截止變化時刻保持與基準時鐘信號變化時刻同步，從而確保在基準時鐘信號為高電平時不對輸出電信號進行調制，三極管Q2的導通時間均在基準時鐘信號的低電平時間內。由于引腳IOll輸出電信號不由微控制器33內部軟件檢測控制，而是直接由電壓比較器G2控制，因此三極管Q2的通斷更為準確，電觸點31輸出的電信號與基準時鐘信號的同步性更好，確保耗材芯片所輸出的數據能被打印機正確接收。碳粉盒實施例
本實施例具有殼體，殼體圍成容納碳粉的腔體，腔體的一端設有出粉口。在殼體的外壁上可拆卸地安裝一塊耗材芯片，耗材芯片如上述耗材芯片實施例所描述的，輸出信號與基準時鐘信號保持同步，耗材芯片的穩定性更好。墨盒實施例
本實施例具有一個殼體，殼體圍成一個容納墨水的腔體，在腔體的下方設有與腔體連通的出墨口，腔體內的墨水可通過出墨口流出。并且，在殼體的一個外壁上可拆卸地安裝有一塊依據本發明上述實施例的耗材芯片。當然，上述實施例僅是本發明較佳的實施方案，實際應用時還可以有更多的變化， 例如，電壓比較器的正向輸入端與引腳1013連接，即接外部時鐘信號，反向輸入端接基準電壓，這樣電壓比較器的輸出端不需要與反相器連接，直接將輸出的控制信號輸出至引腳 IOll ；或者，在微控制器內部通過程序實現電壓比較器輸出的控制信號反相而不使用反相器；又或者，若打印機在基準時鐘信號為高電平時接收數據，則引腳IOll輸出的信號應與基準時鐘信號同相，即上述實施例中不設置反相器，這些改變同樣可以實現本發明的目的。最后需要強調的是，本發明不限于上述實施方式，如使用場效應管替代三極管作為開關器件、使用外置的電壓比較器替代內置電壓比較器等變化也應該包括在本發明權利要求的保護范圍內。
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權利要求
1.耗材芯片，包括基板，所述基板上設有第一電觸點、第二電觸點及與所述第一電觸點、所述第二電觸點連接的電子模塊；所述電子模塊包括微控制器；向所述微控制器供電的電源電路；對輸出信號進行調制的調制電路，所述調制電路具有一個開關器件，所述開關器件的控制端與微控制器的第一引腳連接，所述開關器件的兩個輸出端分別與所述第一電觸點及地連接；向所述微控制器提供時鐘信號的時鐘電路，所述時鐘電路包括比較單元，所述比較單元的第一輸入端連接外來的時鐘信號，第二輸入端連接基準電壓，所述比較單元的輸出端連接所述微控制器；其特征在于所述第一引腳接收所述比較單元輸出端的控制信號，且所述開關器件的控制端還與所述微控制器的第二引腳連接。
2.根據權利要求1所述的耗材芯片，其特征在于所述第二電觸點接收基準時鐘信號，所述第一引腳輸出的信號與所述基準時鐘信號反相。
3.根據權利要求2所述的耗材芯片，其特征在于所述時鐘電路還設有串聯在所述第一電觸點與所述比較單元第一輸入端之間的電容。
4.根據權利要求3所述的耗材芯片，其特征在于所述比較單元為電壓比較器，所述第一輸入端為所述電壓比較器的反向輸入端，所述第二輸入端為所述電壓比較器的正向輸入端；所述電壓比較器的輸出端與一反相器連接。
5.根據權利要求3所述的耗材芯片，其特征在于所述比較單元為電壓比較器，所述第一輸入端為所述電壓比較器的正向輸入端，所述第二輸入端為所述電壓比較器的反向輸入端。
6.耗材容器，包括殼體，所述殼體圍成容納耗材的腔體，所述腔體一端設有耗材出口，所述殼體的外壁上安裝有耗材芯片，所述耗材芯片具有基板，所述基板上設有第一電觸點、第二電觸點及與所述第一電觸點、所述第二電觸點連接的電子模塊；所述電子模塊包括微控制器；向所述微控制器供電的電源電路；對輸出信號進行調制的調制電路，所述調制電路具有一個開關器件，所述開關器件的控制端與微控制器的第一引腳連接，所述開關器件的兩個輸出端分別與所述第一電觸點及地連接；向所述微控制器提供時鐘信號的時鐘電路，所述時鐘電路包括比較單元，所述比較單元的第一輸入端連接外來的時鐘信號，第二輸入端連接基準電壓，所述比較單元的輸出端連接所述微控制器； 其特征在于所述第一引腳接收所述比較單元輸出端的控制信號，且所述開關器件的控制端還與所述微控制器的第二引腳連接。
7.根據權利要求6所述的耗材容器，其特征在于所述第二電觸點接收基準時鐘信號，所述第一引腳輸出的信號與所述基準時鐘信號反相。
8.根據權利要求7所述的耗材容器，其特征在于所述時鐘電路還設有串聯在所述第一電觸點與所述比較單元第一輸入端之間的電容。
9.根據權利要求8所述的耗材容器，其特征在于所述比較單元為電壓比較器，所述第一輸入端為所述電壓比較器的反向輸入端，所述第二輸入端為所述電壓比較器的正向輸入端； 所述電壓比較器的輸出端與一反相器連接。
10.根據權利要求8所述的耗材容器，其特征在于所述比較單元為電壓比較器，所述第一輸入端為所述電壓比較器的正向輸入端，所述第二輸入端為所述電壓比較器的反向輸入端。
全文摘要
本發明提供一種耗材芯片及耗材容器，該耗材芯片具有基板，基板上設有兩個電觸點及與兩個電觸點連接的電子模塊，電子模塊包括微控制器、電源電路、對輸出信號進行調制的調制電路，調制電路具有一個開關器件，開關器件的控制端與微控制器的第一引腳連接，其兩個輸出端分別與第一電觸點及地連接，電子模塊還設有時鐘電路，時鐘電路包括比較單元，比較單元的第一輸入端連接外來的時鐘信號，第二輸入端連接基準電壓，比較單元的輸出端連接微控制器，其中，第一引腳接收比較單元輸出端的控制信號，且開關器件的控制端還與微控制器的第二引腳連接。本發明的耗材芯片輸出信號與基準時鐘信號同步性能好，確保耗材芯片與打印機之間的通訊。
文檔編號G03G15/08GK102173206SQ201110002239
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月6日 優先權日2011年1月6日
發明者謝立功 申請人:珠海天威技術開發有限公司