专利名称：成像设备、通信设备以及墨盒的制作方法
技术领域：
0001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：
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。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。
[0025I通信设备201进一步包括四个切换单元207，即，207a、 207b、 207c以及207d，它们浮皮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i殳备 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。
[0026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。
[0027I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。
0028I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经由笫二信号线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。
[0029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 。
0030I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生成脉沖时，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
<formula>formula see original document page 11</formula>
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。Cl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。
[0031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Cl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1.6kQ。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。
[0032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。
[0033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。
0034<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。
[00M(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。
[0036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A301的前沿同步地生成的时钟信号。
[0037信号B302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Q的小阻抗值，稍后将 描述。因此，信号B302充当几乎为0V的接地信号。信号A301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A301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A301的电压始 终等于或高于VL。
[0038内部时钟303是从信号A301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A301 处于电压VH的时间，即，脉宽。如图3所示，对于数据"H"，信号A301 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。
[0039I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。
[0040I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 路楊。
[0041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A301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。
0042(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。
[00431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。
0044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。
[0045在该实施例中，如图4所示，存储器芯片214包括需要电流 12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 Rl处的电压。相应地，通信设备201接收从墨盒202输出的数据。
[0046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。
[0047I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—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。
[0048通过将电容器209连接到接地电位VI ，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(Vl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。
[0049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。
0050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 的笫二信号线。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。
[0051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。
[0052I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。
[0053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。
[0054I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。
[0055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。
[0056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。
权利要求
1. 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。
2. 根据权利要求l所述的成像设备，进一步包括数据接收单元， 所述数据接收单元适于接收从所述多个墨盒的所迷存储器中的一个发 送的数据信号，其中，所述控制单元有选择地执行从所述数据发送单元输出数据 信号以及由所述数据接收单元接收数据信号的操作。
3. 根据权利要求2所述的成像设备，其中 所述墨盒具有第 一触点和第二触点，所述控制单元具有输出端子和输入端子，所述输出端子向所述数 据发送单元输出时钟信号和数据信号，以便生成发往所述墨盒的发送 信号，所述输入端子接收从所述数据接收单元发送的信号，所述成像设备进一步包括多个连接器，所述多个连接器具有连接 到所述多个墨盒的所述第 一触点的第 一 电极以及连接到所述第二触点 的笫二电极，两个信号线包括用于将所述输入端子连接到所述第一电极的第一 信号线，以及用于将所述输出端子连接到所述第二电极的第二信号线，所述切换单元被插入在所述第二信号的所述输出端子和所述第二 电极之间，并基于从所述控制单元输出的切换信号，切换所述第二电极和所述数据发送单元之间的连接状态，以及所述数据发送单元包括驱动电路，所述驱动电路在所述第二信号 线上被插入所述输出端子和所述切换单元之间，经由所述第二信号线 向与通过所述切换单元连接的第二电极对应的墨盒的存储器提供电 力，并基于所述时钟信号和所述数据信号输出所述发送信号。
4. 根据权利要求3所述的设备，进一步包括多个电荷积聚单元， 每一个电荷积聚单元的一端连接到所述第一信号线，而另一端连接在 对应的第二信号线上的所述第二电极和所述切换单元之间。
5. 根据权利要求3所述的设备，其中，所述数据接收单元包括接 收电路，所述接收电路被插入在所述第一信号线上的所述输入端子和 所述第一电极之间，并从与通过所述切换单元连接的第二电极对应的 墨盒接收信号。
6. 根据权利要求5所述的设备，其中所述接收电路包括电流检测电阻器，所述电流检测电阻器被插入 在所述第一电极和所述接收电路中的基准电位或接地电位之间，并检 测从所述墨盒输出到所述第一信号线的发送信号的电流，以及每一个电荷积聚单元的一端都连接到与所述电流检测电阻器连接 的所述基准电位或接地电位。
7. 根据权利要求3所述的设备，其中，所述切换单元包括场效应 晶体管，所述场效应晶体管在栅极接收所述切换信号。
8. —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。
9. 根据权利要求8所述的设备，进一步包括数据接收单元，所述 数据接收单元适于接收从所述多个墨盒的所述存储器中的一个发送的 数据信号，其中，所述控制单元有选择地执行从所述数据发送单元输出数据 信号以及由所述数据接收单元接收数据信号的操作。
10. —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。
11. 根据权利要求10所述的墨盒，进一步包括控制电路，所述控 制电路适于控制所述恒流电路的所述操作状态。
全文摘要
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。
文档编号H04L25/00GK101390019SQ20078000673
公开日2009年3月18日 申请日期2007年11月7日 优先权日2006年11月29日
发明者渡边博行, 狩野健一, 高山裕司 申请人:佳能株式会社