CN102279554B - 成像设备、通信设备以及墨盒 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种成像设备，该成像设备与多个墨盒进行通信，而不会增大其电路尺寸。为实现此目的，该设备包括控制电路，该控制电路具有输出端子和输入端子，所述输出端子用于向墨盒输出用于生成发送信号的时钟信号和数据信号，所述输入端子用于从墨盒接收发送信号。该设备包括N个连接器，每一个连接器都具有连接到每一个墨盒的第一电极表面的第一电极以及连接到第二电极表面的第二电极。该设备包括：1到N第一信号线，用于将输入端子连接到N个第一电极；以及1到N第二信号线，用于将输出端子连接到N个第二电极。该设备包括被插入在第二信号线上的1到N分叉点和第二电极之间的N个切换单元。

Description

成像设备、通信设备以及墨盒

本申请是申请日为2007年11月7日、申请号为200780006731.5、发明名称为“成像设备、通信设备以及墨盒”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及成像设备，其用于与可从诸如成像设备之类的电子设备拆卸的、并具有存储介质的单元进行数据通信。

背景技术

近来，通过将单独的信息存储在大量产品中并通过这些产品和端子等等之间的通信重新写入信息，进行质量、分布等等的信息管理。

考虑到产品的数量、它们的使用环境等等，希望在小型化、成本降低以及耐久性方面，简化附于每一个产品的发送/接收设备的内部电路以及端子中的发送/接收设备的内部电路。

日本专利特开No.2003-248798公开了一种接触型发送/接收设备，该设备使用打印机和墨盒的存储器芯片之间的两个信号线来进行双向数据通信。此参考文件中描述的接触型发送/接收设备使信号线的数量最小，以降低打印机的接触型连接器的数量以及墨盒的接触型电极表面的数量。这对于成本和小型化是有益的。一般而言，打印机和墨盒之间的接触型通信是有效的，因为不必频繁地插入/移除墨盒，并且几乎不会发生磨损。与通过使用无线电波进行通信的非接触型设备相比，用于打印机和墨盒之间的通信的接触型设备可以有效地以更低的成本减小辐射噪声。

打印彩色图像的打印机包括存储多个颜色的调色剂或墨的多个墨盒。打印机需要与附于这些墨盒的多个存储器芯片进行通信。然而，日本专利特开No.2003-248798没有描述与存储器芯片进行通信的方法或者配置。例如，预计需要在数量方面与存储器芯片相等的驱动电路的发送/接收设备会增大其电路尺寸，并会大大地提高成本。

发明内容

本发明使得能够实现一种成像设备，该成像设备与多个墨盒进行通信，而不会增大其电路尺寸。

根据本发明的一个方面，一种成像设备，其允许可拆卸地安装具有用于存储信息的存储器的多个墨盒，并且其与所述多个墨盒的相应的存储器进行通信，所述设备包括：

数据发送单元，适于向所述多个墨盒的所述存储器发送数据信号；

多个信号线，适于从所述数据发送单元向所述多个墨盒的所述存储器输出数据信号；

控制单元，适于向所述数据发送单元输出数据信号；以及

切换单元，适于根据从所述控制单元输出的信号，将所述数据发送单元连接到所述多个信号线中的一个，来将数据信号从所述数据发送单元发送到所述多个墨盒的所述存储器中的一个。

根据本发明的另一个方面，一种与具有第一触点和第二触点的多个墨盒接触地进行数据通信的通信设备，所述设备包括：

数据发送单元，适于向所述多个墨盒的存储器发送数据信号；

多个信号线，适于从所述数据发送单元向所述多个墨盒的所述存储器输出数据信号；

控制单元，适于向所述数据发送单元输出数据信号；以及

切换单元，适于根据从所述控制单元输出的信号，将所述数据发送单元连接到所述多个信号线中的一个，来将数据信号从所述数据发送单元发送到所述多个墨盒的所述存储器中的一个。

根据本发明的再一个方面，一种可拆卸地安装在成像设备中的墨盒，包括：

第一触点和第二触点，适于经由两个通信线连接到所述成像设备中包括的通信设备；以及

存储器芯片，适于连接到所述第一触点和所述第二触点，

所述存储器芯片包括恒流电路，所述恒流电路的操作状态基于从所述墨盒发送到所述通信设备的数据信号而变化。

通过以下参考附图对示范性实施例的描述，本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是显示了作为比较示例的成像设备的配置的方框图；

图2是显示了根据实施例的成像设备的示例的图；

图3是显示了根据该实施例的从通信设备输出的信号的示例的图表；

图4是显示了根据该实施例的墨盒中并入的存储器芯片的配置的图；以及

图5是显示了作为比较示例的存储器芯片的配置的图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的优选实施例。应该指出的是，除非明确地陈述，在这些实施例中阐述的组件、数值表达式以及数值的相对配置不限制本发明的范围。

<成像设备>

图1是显示了作为比较示例的成像设备的配置的方框图。现在将解释作为比较示例的成像设备100中集成的通信设备101以及可从成像设备100拆卸的一个墨盒102的配置。通信设备101和墨盒102彼此物理地接触，并经由两个信号线进行数据通信。

通信设备101主要包括：控制电路103；包括接收电路和充当发送电路的驱动电路的接收/发送电路104；以及连接器。墨盒102包括具有存储器的存储器芯片和用于进行数据通信的接口。控制电路103控制与墨盒102的数据通信。接收/发送电路104基于从控制电路103输出的信号与存储器芯片进行数据通信。接收/发送电路104使用两个信号线进行数据通信，如此，执行全部以下操作：到存储器芯片的电力供应、用于通信同步的时钟提供以及数据发送/接收。

存储器芯片具有电极表面，当墨盒102被插入到成像设备100中时，该电极表面与连接器接触。连接器和电极表面确保通信设备101和墨盒102之间的通信线。随着通信线的数量减小，连接器105的数量以及存储器芯片的电极表面的数量减小。因此，将通信线的数量最小化到例如两个，对于系统的成本和小型化是有益的。考虑到小型化的需求、当附接电池时的电池寿命等等，存储器芯片没有任何电力供应，并从外部接收/发送电路104接收电力。

然而，有多个(N个)墨盒被插入到彩色成像设备等等中。如果彩色成像设备采用图1中的配置而没有任何变化，则它需要N个接收/发送电路104。注意，N是大于或等于2的自然数。如果内部接收/发送电路104的数量增大，则这会导致大电路尺寸和高成本。将描述N个墨盒可从其拆卸的、根据该实施例的成像设备。根据该实施例的成像设备使用两个信号线与墨盒实现数据通信，而不会增大内部驱动电路的数量。

图2是显示了根据该实施例的成像设备的示例的图。将解释根据该实施例的成像设备200中并入的通信设备201以及可从成像设备200拆卸的N个墨盒202，即202a、202b、202c以及202d的配置。在下面的描述中，可拆卸墨盒202的数量(N)是四个。

通信设备201包括：四个连接器；充当用于控制与墨盒的通信的控制单元的控制电路203；充当用于发送数据的数据发送单元的驱动电路206；以及充当用于接收数据的数据接收单元的接收电路208。墨盒202a、202b、202c以及202d分别包括存储器芯片214，即，214a、214b、214c以及214d。每一个存储器芯片214a、214b、214c以及214d都具有两个电极表面(第一和第二电极表面：未显示)。

连接器具有：第一电极210，即，210a、210b、210c以及210d，它们连接到充当第一触点的第一电极表面；以及第二电极211，即，211a、211b、211c以及211d，它们连接到充当第二触点的第二电极表面。连接器连接到存储器芯片214a、214b、214c以及214d。例如，连接到存储器芯片214a的连接器具有第一电极210a和第二电极211a，而连接到存储器芯片214b的连接器具有第一电极210b和第二电极211b。当墨盒202安装在成像设备200中时，墨盒202的电极表面接触通信设备201的电极，以形成(连接)通信线。当墨盒202从成像设备200卸下时，通信线物理地断开连接。成像设备允许安装M(M是自然数)个墨盒，如此具有M个连接器。然而，也可以只有等于或小于M个墨盒的N个墨盒连接到成像设备。在此情况下，M-N个连接器没有连接。通常，M＝N。

控制电路203具有：输出端子213，用于向墨盒202输出用于生成发送信号的时钟信号和数据信号；以及输入端子212，用于从墨盒202接收发送信号。通信设备201具有用于将控制电路203的输入端子212连接到N个第一电极210的1到N第一信号线204。通信设备201也具有用于将输出端子213连接到第二电极211的1到N第二信号线205。更具体地说，第一信号线204从分叉点215b、215c以及215d分叉，并连接到每一个第一电极210。第二信号线205从分叉点216，即，216b、216c以及216d分叉，并连接到每一个第二电极211。

通信设备201进一步包括四个切换单元207，即，207a、207b、207c以及207d，它们被插入在第二信号线上的分叉点216和第二电极211之间。切换单元207a、207b、207c以及207d基于从控制电路203输出的切换信号S3，将第二电极211连接到输出端子213，或将第二电极211与输出端子213断开连接。切换信号也用于择一地选择充当通信伙伴的墨盒，因而也可以被称作“选择信号”。更具体地说，控制电路203基于切换信号S3，将切换单元207a控制为连接状态，而将切换单元207b、207c，以及207d控制为断开连接状态。在此情况下，通信设备201与墨盒202a进行数据通信。根据该实施例的通信设备201可以通过将切换单元207a到207d中的一个变为连接状态，而使其它的切换单元变为断开连接状态，有选择地与墨盒202之一进行数据通信。

期望切换单元207，即，207a到207d由场效应晶体管(下面简称为FET)制成。这是因为，FET在尺寸方面比由继电器代表的机械开关小得多，并且在成本方面比由半导体元件制成的选择器电路低，并可以高度自由地设计电路配置和电路图案布局。

下面将解释通过只在第二信号线205上设置切换单元207而允许有选择的数据通信的原理。假设通信设备201与图2中的墨盒202a进行数据通信。控制电路203输出切换信号S3以启用充当切换单元207a的FET的选通信号。控制电路203禁用充当切换单元207b、207c以及207d的FET的选通信号。结果，只有存储器芯片214a连接到第二信号线205。剩余的存储器芯片214b、214c以及214d只连接到第一信号线204，而第二信号线205对于它们是断开的。存储器芯片214b、214c以及214d的第一和第二电极表面没有电位差。只有存储器芯片214a变为活动的，而存储器芯片214b、214c以及214d变为不活动的。如此，根据该实施例的成像设备200通过对只插入在连接到充当通信伙伴的存储器芯片214的两个信号线之中一个信号线中的切换单元207进行ON/OFF控制，来执行有选择的数据通信。

驱动电路206被插入在第二信号线205上的输出端子213和切换单元207之间。驱动电路206经由第二信号线205向其第二电极211通过切换单元207连接的墨盒202提供电力。驱动电路206基于来自控制电路203的时钟信号和数据信号，输出发送信号。发送信号是通过将从数据信号获取的信息重叠在从控制电路203输出的时钟信号上获得的。根据该实施例，甚至当安装了四个墨盒202时，成像设备也可以与由切换单元207选择的一个墨盒202进行有选择的数据通信。这消除了与四个墨盒的存储器对应地设置四个驱动电路206的必要性。

接收电路208被插入在第一信号线204上的输入端子212和第一电极210之间，并从对应于通过切换单元207连接的第二电极的墨盒202接收发送信号。接收电路208经由第一信号线204共同连接到墨盒202。此配置是可以的，因为成像设备与由切换单元207选择的一个墨盒202进行有选择的数据通信。即，信号始终只从一个墨盒202的存储器芯片214输出。这消除了设置四个接收电路208的必要性，一个接收电路208对于共同连接就足够了。

如上文所描述的，根据该实施例的通信设备201通过切换单元207切换第二信号线205。控制电路203截止充当切换单元207的FET，以将第二信号线205与通信伙伴之外的墨盒202的存储器芯片214断开连接。然而，在实践中，即使FET被截止，在FET的漏极和源极端子之间也始终存在寄生电容。当驱动电路206生成脉冲时，甚至在OFF状态下的FET也发送AC分量，并且向通信伙伴之外的存储器芯片214施加AC电压。为解决此问题，通信设备201包括四个电荷积聚单元。每一个电荷积聚单元的一端都连接到第一信号线204，另一端连接在对应的第二信号线205上的第二电极211和切换单元207之间。该实施例使用例如电容器(condenser)209，即，209a、209b、209c以及209d，作为电荷积聚单元。通过连接电容器209a、209b、209c以及209d，确立了以下近似表达式：

$\mathrm{VM}\&ap;\mathrm{VAB}\&times;\frac{C2}{C1+C2}...\left(1\right)$

例如，VAB代表输出到第二信号线205的信号A和输出到第一信号线204的信号B之间的电压差。VM代表在通信伙伴之外的存储器芯片214的第一和第二电极表面的两个端子之间施加的电压。C1代表电容器209的电容。C2代表FET的漏极和源极之间的寄生电容。

严格来说，需要考虑图2所示的电流检测电阻器R1和存储器芯片214的内部阻抗。然而，在电容器209的阻抗减小的条件下，近似计算会忽略这些阻抗。假设VOFF是用于可靠地停止(关闭或复位)存储器芯片的端子间电压，电容器209的电容值需要被确定为满足VM＜VOFF。假设VOFF＝0.1V，VAB＝5V，而C2＝20pF，根据表达式(1)，计算出电容值C1是980pF或更大。当通信频率被设置为大约100kHz时，计算出电容器209的阻抗大约是1.6kΩ。存储器芯片214的内部阻抗至少是此值的几倍。电容器209的阻抗在与电容器209并联连接的合成阻抗中是主导的。

通过插入980pF的电容器，通信伙伴之外的存储器芯片214的两个端子之间的阻抗变得比由FET的漏极和源极之间的寄生电容所产生的阻抗低得多。即使驱动电路206施加AC电压，在存储器芯片214的两个端子之间施加的电压也可以被抑制到存储器芯片214停止的电压或更低。在实践中，通过从此电压中减去由电流检测电阻器R1产生的电压降所获得的值代表了施加于存储器芯片214的电压。存储器芯片214可以可靠地保持为OFF。

对于接触型通信设备，根据信号线的数量，提出了各种通信方法。随着信号线的数量增大，包括电缆布线和连接器的总成本上升。为以最小的尺寸和最低的成本实现一个系统，最少使用两个信号线的二线式通信方法是有效的。根据该实施例的通信设备201可以实现二线式数据通信，而不会增大驱动电路206和接收电路208的数量，即使当安装了多个墨盒202时也是如此。通信设备201可以通过只在两个信号线中的一个信号线中插入切换单元207来执行有选择的数据通信。一个切换单元207对于一个存储器芯片214来说足够了，此配置甚至对于成本也是有益的，不会增大电路尺寸。

<通信方法的细节>

将描述通信方法的细节。将说明在驱动电路206和存储器芯片214之间通过下行链路和上行链路的数据通信。“下行链路”是指从控制电路203到存储器芯片214的数据发送。“上行链路”是指从存储器芯片214到控制电路203的数据发送。

(1)下行链路操作

图3是显示了根据该实施例的从通信设备输出的信号的示例的图表。下面将解释在下行链路中输出到第一信号线204和第二信号线205的信号。

图3所示的信号A301被在下行链路中输出到第二信号线205。信号B 302在下行链路中被输出到第一信号线204。内部时钟303是在存储器芯片214内与信号A 301的前沿同步地生成的时钟信号。

信号B 302经由图2所示的电流检测电阻器R1接地。电流检测电阻器R1具有用于检测接收信号的大约几十Ω的小阻抗值，稍后将描述。因此，信号B 302充当几乎为0V的接地信号。信号A 301是来自驱动电路206的输出，是通过将从数据信号获取的信息重叠在时钟信号上获得的。更具体地说，如图3所示，信号A 301是以预定周期T1(通信频率)在两个值VH和VL之间变化的调制信号。信号A 301的电压始终等于或高于VL。

内部时钟303是从信号A 301的前沿具有预定延迟T2的ON工作信号(duty signal)。基于输出数据(″H″或″L″)，调节信号A 301处于电压VH的时间，即，脉宽。如图3所示，对于数据″H″，信号A 301被调节到脉宽T3，对于数据″L″，调节到脉宽T4。此时，重要的是，满足T4＜T2＜T3。每一个存储器芯片214都可以通过确定当内部时钟303下降时信号A301是处于电平VH还是VL，来接收数据。

将参考图4描述下行链路中的存储器芯片214的内部操作。图4是显示了根据该实施例的墨盒中并入的存储器芯片的配置的图。存储器芯片214a、214b、214c以及214d具有相同配置，如此，将举例说明存储器芯片214a的配置。

存储器芯片214a包括用于检测电压电平的检测电路401、用于生成内部时钟的时钟生成电路402、用于检测数据的检测电路403、控制电路404、调节器电路405、恒流电路406以及存储器407。调节器电路405输出预定电压。将在描述上行链路中的数据通信时解释恒流电路406。

检测电路401检测信号A 301的电压电平，该电压电平在两个值VH和VL之间变化。时钟生成电路402根据从检测电路401输出的检测信号的变化，生成内部时钟303。如图3所示，内部时钟303具有通过将延迟T2加到从VL到VH的前沿而获得的脉宽。检测电路403在内部时钟303的下降沿，确定来自检测电路401的输出是处于VH还是VL。更具体地说，当信号A 301具有脉宽T3时，检测电路403检测到数据“H”，当它具有脉宽T4时，检测到数据“L”。检测电路403将检测结果作为接收数据输出到控制电路404。

(2)上行链路操作

将参考图4和5解释上行链路中的数据通信。图5是显示了作为比较示例的存储器芯片的配置的图。

如图5所示，存储器芯片500通过两个连接器502和503连接到包括接收电路的驱动电路501。存储器芯片500包括内部时钟生成电路504、数据检测电路505、控制电路507、调节器电路508、存储器509、开关510以及电阻器511。内部时钟生成电路504、数据检测电路505、控制电路507、调节器电路508以及存储器509执行与图4所示的元件相同的操作。

如图5所示，开关510和电阻器511被串联连接，并插入在存储器芯片500中的发送信号A和B的两个信号线之间。控制电路507基于要从存储器芯片500发送到驱动电路501的数据，对开关510进行ON/OFF控制。作为对此的响应，存储器芯片500的消耗电流在两个值之间变化。通信设备201检测电流，并可以接收数据。

在该实施例中，如图4所示，存储器芯片214包括需要电流I2的恒流电路406。存储器芯片214中的控制电路404基于发送数据，对恒流电路406的操作状态进行ON/OFF控制，从而输出信号。除恒流电路406的消耗电流I2之外，电流还被存储器芯片214内的逻辑操作和存储器访问操作稳定地消耗。假设I1是此电流值，信号A和B的电流在两个值I1和I2之间变化。接收电路208提取这些电流作为电流检测电阻器R1处的电压。相应地，通信设备201接收从墨盒202输出的数据。

在该实施例中，通过使用FET，只对两个信号线中的一个进行ON/OFF控制，来选择充当通信伙伴的存储器芯片，以便与多个存储器芯片214进行通信。如图2所示，接收电路208被插入没有被FET断开连接的另一个信号线中。取决于充当通信伙伴的存储器芯片214，不必切换接收电路208，而通信设备201只包括一个共同的接收电路208就足够了。通信设备201可以以较低的成本与多个墨盒进行数据通信，而不会增大电路尺寸。

基于电流检测的接收将电容器209连接到接地电位V1是重要的，如图2所示。假设电容器209不是连接到接地电位V1，而是连接到电流检测电阻器R1的两个终端中的、存储器芯片214一侧的端子。在此情况下，已经流过由通信伙伴之外的存储器芯片214和对应的切换单元207形成的电容性组件路径的AC电流流过电流检测电阻器R1。结果，比较器CMP1的电压检测余量减小。电流检测电阻器R1处的电压降在切换时变大，并且通信波形失真，对通信产生不利的影响。

通过将电容器209连接到接地电位V1，可以降低流过电流检测电阻器R1的不需要的电流分量，以改善接收电路208的检测精度。该实施例已经描述了将两个发送信号中的具有较低电位的信号设置为固定电压(图2所示的接地电位V1)，并对具有较高电位的信号进行调制的方法。然而，通过将具有较高电位的信号设置为固定电压(V1不是接地电位，而是基准电位)，并对具有较低电位的信号进行调制，也可以获得相同效果，将不对其细节进行描述。在该实施例中，通过FET启用/禁用两个信号驱动电路一侧的信号。然而，通过由FET启用/禁用接收电路侧的信号，也可以获得相同效果。

如上文所描述的，在根据该实施例的成像设备中，通信设备使用两个(第一和第二)信号线与多个墨盒进行数据通信。成像设备包括连接或断开第二信号线的切换单元。成像设备可以有选择地经由两个信号线进行数据通信，不需要对应于多个墨盒的多个驱动电路。因此，成像设备可以与多个墨盒进行数据通信，而不会增大电路尺寸。成像设备可以通过只在一个信号线中插入切换单元来实现有选择的数据通信。如此，成像设备可以防止电路尺寸的增大，并降低成本。

本发明不仅限于上文所描述的实施例，可以进行各种修改。成像设备可以包括N个电荷积聚单元，每一个电荷积聚单元的一端都连接到第一信号线，而另一端连接到第二电极和切换单元之间的分叉的第二信号线。利用此方案，成像设备可以进一步提高切换单元的切换精确度。成像设备可以经由两个信号线有选择地进行数据通信。成像设备可以与多个墨盒进行数据通信，而不会增大电路尺寸。

成像设备还可以进一步包括接收电路，该接收电路被插入在第一信号线中并接收从墨盒输出的信号。甚至当成像设备与多个墨盒进行数据通信时，只有插入在第一信号线中的一个接收电路可以接收从每一个墨盒输出的信号。成像设备可以与多个墨盒进行数据通信，而不会增大电路尺寸。

接收电路还可以包括连接到接收电路内的基准电位或接地电位的电流检测电阻器。在此情况下，电荷积聚单元也可以连接到与电流检测电阻器相连的基准电位或接地电位。在成像设备中，也可以将两个信号中的具有较低电位的信号设置为固定电压，并对具有较高电位的信号进行调制。在成像设备中，也可以将具有较高电位的信号设置为固定电压，并对具有较低电位的信号进行调制。该成像设备允许进行灵活的设计。

根据该实施例，切换单元也可以由场效应晶体管(FET)形成。FET在尺寸方面比由继电器代表的机械开关小得多，在成本方面比由半导体元件形成的选择器电路低，并可以高度自由地设计电路配置和图案布局。甚至当成像设备与多个墨盒进行数据通信时，也可以进一步减小电路尺寸。

本发明可以提供一种成像设备，该成像设备与多个墨盒进行通信，而不会增大其电路尺寸。

虽然已经参考示范性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不仅限于所公开的示范性实施例。以下权利要求的范围应该被给予最广泛的解释，以便包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

本申请要求于2006年11月29日提交的日本专利申请No.2006-322522的优先权，通过引用将该申请的全部内容并入本文。

Claims (4)

1.一种可拆卸地安装在成像设备中的墨盒，包括：

第一触点和第二触点，第一触点连接到所述成像设备中的通信设备的第一信号线，第二触点连接到所述通信设备的第二信号线；以及

存储器芯片，连接到第一触点和第二触点，并具有存储数据的存储器和恒流电路，所述恒流电路对存储器芯片提供电流，

其中

恒流电路连接到第一触点；

第二触点连接到基准电位；以及

在将数据从存储器芯片发送到成像设备的情况下，存储器芯片通过对来自恒流电路的电流进行接通断开操作来将数据发送到成像设备。

2.根据权利要求1所述的墨盒，

其中来自第一触点的信号通过在第一电流值和与第一电流值不同的第二电流值之间改变来自恒流电路的电流而变化。

3.根据权利要求1所述的墨盒，其中，所述墨盒容纳可消耗材料。

4.根据权利要求3所述的墨盒，其中，所述可消耗材料包括调色剂或墨。