以下公開涉及打印領域，尤其是在打印中使用的噴墨頭。

背景技術：

噴墨式打印是一種推動油墨滴(也稱為液滴)到例如紙張、3d打印基片等的介質上的打印類型。噴墨式打印機的芯包括具有多個平行布置的以排出油墨液滴的油墨通道的一個或多個打印頭(此處被稱為噴墨頭)。典型的油墨通道包括噴嘴、腔和用于將油墨從腔噴射并通過噴嘴的機構，該機構通常是連接到隔片(diaphragm)的壓電驅動器。為了從油墨通道排出液滴，驅動電路為該油墨通道的壓電驅動器提供包含噴射脈沖的驅動波。響應噴射脈沖，壓電驅動器在油墨通道內部生成壓力振蕩以將液滴推出噴嘴。提供給各個壓電驅動器的驅動波控制液滴如何從每個油墨通道噴射。

在縮小噴墨頭的尺寸的嘗試中，噴墨頭內的油墨通道被更緊密地移動到一起。同樣，按需噴墨(dod)打印在向著更高生產力和品質前進，其需要在高噴射頻率下噴出的小液滴尺寸。噴墨頭傳遞的打印品質取決于噴出或噴射特性，例如液滴速度、液滴質量(或體積/直徑)、噴射方向等。噴墨頭的溫度或噴墨頭中的油墨可能影響油墨粘度和壓電電容，其反過來影響噴射特性。因此，希望減輕跨越噴墨頭的溫度變化的影響以實現高品質打印。

技術實現要素：

此處描述的實施例使用壓電驅動器來將熱量傳遞到噴墨頭。傳統的噴墨頭可以包含嵌入到頭內的加熱器。然而，加熱器不能以這樣的一種方式被嵌入來提供跨越噴墨頭的均勻的溫度分布。此處描述的實施例能夠通過有選擇地點燃噴墨頭中的壓電驅動器，來提供跨越或貫穿噴墨頭的均勻的溫度分布。驅動電路為壓電驅動器提供非噴射脈沖，使壓電驅動器驅動，但不使液滴從油墨通道噴射。壓電驅動器將非噴射脈沖中的電能轉換為熱量，但不會使液滴從它相應的油墨通道被噴射。驅動電路可以有選擇地為噴墨頭中的壓電驅動器提供這些非噴射脈沖以產生跨越噴墨頭的均勻的溫度分布。

一個實施例是包含這樣的噴墨頭的系統，該噴墨頭包括多個使用壓電驅動器將液態材料的液滴噴射到介質上的油墨通道。該系統進一步包括噴射脈沖生成器，噴射脈沖生成器被配置為給壓電驅動器提供噴射脈沖以將液滴從油墨通道噴射。該系統進一步包括溫度控制器，溫度控制器包括非噴射脈沖生成器，非噴射脈沖生成器被配置為給至少一個壓電驅動器提供非噴射脈沖以產生熱量。非噴射脈沖使至少一個壓電驅動器驅動而不從相應的油墨通道噴射液滴。

在其他實施例中，非噴射脈沖具有比噴射脈沖長的脈寬。

在其他實施例中，非噴射脈沖的脈寬在油墨通道的第一套諧振頻率和油墨通道的第二套諧振頻率之間。

在其他實施例中，非噴射脈沖生成器被配置為對至少一個在閾值時間段內沒有被使用的壓電驅動器應用非噴射脈沖。

在其他實施例中，溫度控制器進一步包括被配置為監控噴墨頭中的溫度的傳感元件。非噴射脈沖生成器被配置為響應噴墨頭中的溫度低于閾值的判斷，為至少一個壓電驅動器提供非噴射脈沖。

在其他實施例中，傳感元件被嵌入噴墨頭中，每個傳感元件與噴墨頭的不同區域關聯。非噴射脈沖生成器被配置為識別噴墨頭的區域，識別位于噴墨頭的該區域中的至少一個壓電驅動器，以及為位于噴墨頭的該區域中的至少一個壓電驅動器提供非噴射脈沖，該區域中的溫度低于閾值。

在其他實施例中，非噴射脈沖生成器被配置為增加提供給至少一個壓電驅動器的非噴射脈沖的數目以增加至少一個壓電驅動器產生的熱量，以及減少提供給至少一個壓電驅動器的非噴射脈沖的數目以減少至少一個壓電驅動器產生的熱量。

在其他實施例中，非噴射脈沖生成器被配置為增大非噴射脈沖的幅度以增加至少一個壓電驅動器產生的熱量，以及減少非噴射脈沖的幅度以減少至少一個壓電驅動器產生的熱量。

其他實施例包括操作噴墨頭的方法，該噴墨頭包括多個使用壓電驅動器將液態材料的液滴噴射到介質上的油墨通道。該方法包括為壓電驅動器提供噴射脈沖以從油墨通道噴射液滴，以及為至少一個壓電驅動器提供非噴射脈沖來產生熱量。非噴射脈沖使至少一個壓電驅動器驅動而不從其相應的油墨通道噴射液滴。

其他實施例包括系統，該系統包括耦合到噴墨頭的溫度控制器，其中噴墨頭包括多個使用壓電驅動器將液態材料的液滴噴射到介質上的油墨通道。溫度控制器包括被配置為給至少一個壓電驅動器提供非噴射脈沖的非噴射脈沖生成器，以在噴墨頭中產生熱量而不從其相應的油墨通道噴射液滴。

上述內容提供說明書的一些方面的基本知識。該內容不是說明書的廣泛概述。它既不意欲識別說明書的關鍵或緊要元件，也不意欲刻畫說明書的任何范圍特定的實施例或權利要求的任何范圍。它的唯一目的是作為稍后呈現的更詳細的說明前奏，以簡化形式呈現說明書的一些概念。

附圖說明

現在，僅僅通過實例，并參考附圖，描述本公開文本的一些實施例。在所有附圖上，相同的參考數字代表相同元件或相同類型的元件。

圖1示出噴墨頭。

圖2示出噴墨頭的分解的透視圖。

圖3是噴墨頭內部的一組油墨通道的橫截面視圖。

圖4是單獨的油墨通道的橫截面視圖。

圖5示出用于噴墨頭的標準噴射脈沖。

圖6示出示范性實施例中的噴墨系統。

圖7示出示范性實施例中的噴墨頭中的傳感元件。

圖8是示出示范性實施例中的操作驅動電路601的方法800的流程圖。

圖9是示出示范性實施例中的噴墨頭中控制溫度的方法的流程圖。

圖10示出示范性實施例中的噴墨頭的噴射特性。

圖11示出示范性實施例中的非噴射脈沖。

具體實施方式

圖和以下描述闡明特定的示范性實施例。這樣理解，本領域技術人員能夠設計此處沒有明確地描述或展示的、體現實施例原理的以及包含在實施例范疇內的各種配置。此外，此處描述的任何實例是想要幫助理解實施例的原理，并且應當被解釋為不局限于這種具體列舉的實例和條件。由此，發明構思不局限于下述特定的實施例或實例，而是由權利要求及其等效來限定。

圖1示出噴墨頭100。盡管圖1中不可見，噴墨頭100包括噴嘴面板表面102上的一排或多排噴射或噴出諸如油墨(例如，水、溶劑、油或uv固化)的液態材料的液滴的噴嘴。噴墨頭100可以包含單色、雙色或四色頭。噴墨頭100包括經由電纜106連接到數據源的集成電子104。

圖2示出噴墨頭100的分解的透視圖。噴墨頭100形成多個油墨通道，每個油墨通道都能夠分散油墨。盡管此處使用術語“油墨”，噴墨頭100能夠分散用于打印的不同類型的液態材料。每個油墨通道包括噴嘴、腔和用于從腔噴射油墨并通過噴嘴的機構，示范性地，該機構是隔片和壓電驅動器。

在該實例中，噴墨頭100包括外殼202、一系列平板203-206和壓電裝置208。外殼202是剛性構件，平板203-206附著其上形成噴墨頭100。外殼202包括用于壓電裝置208穿過和與隔板203連接的開口210。外殼202進一步包括面對平板203-206的表面上的一個或多個凹槽212，用于給油墨通道供應油墨。凹槽212包括一個或多個與油墨容器進行液體交流的孔213。

噴墨頭100的平板203-206被彼此固定或粘合以形成疊層板結構，該疊層板結構粘貼到外殼202。疊層板結構包括以下平板：孔板206、一個或多個腔板205、限流板204和隔片板203。孔板206包括多個形成為一行或多行的噴嘴220。腔板205形成有多個對應于孔板206的噴嘴220的腔221。每個腔221能夠保存要被噴射到相應的噴嘴220外的油墨。限流板204形成多個限定器222。限定器222將腔221流動地連接到噴墨源，并控制油墨流動到腔221。隔片板203形成有隔片223和過濾部224。每個隔片223包含一片響應壓電裝置208的驅動而振動的半柔性材料。過濾部224從進入油墨通道的油墨中移除異物。

壓電裝置208包括多個壓電驅動器230；每個油墨通道一個壓電驅動器230。壓電驅動器230的末端接觸隔片板203中的隔片223。外部驅動電路(例如，電子設備104)能夠選擇性地對壓電驅動器230應用驅動波，其針對各個油墨腔振動隔片223。隔片223的振動使得油墨被從相應的噴嘴220噴射或噴出。噴墨頭100可以因此通過有選擇性地“激活”油墨通道來將油墨排出它們各自的噴嘴，來打印期望的圖案。

圖3是噴墨頭100內部的一組油墨通道302的橫截面視圖。噴墨頭100包括多個平行的油墨通道302，部分油墨通道302在圖3中示出。每個油墨通道302包括壓電驅動器230、腔310和噴嘴220。壓電驅動器230被配置為接收驅動波，并響應驅動波上的噴射脈沖驅動或“點燃”。油墨通道302中的壓電驅動器230的點燃在油墨通道302內創建壓力波，使得液滴從噴嘴220噴射。

圖4是單獨的油墨通道302的橫截面視圖。圖4中示出的板結構意指油墨通道302的基本結構的實例。可能有額外的平板被用于不同于圖4所示的板結構，并且圖4沒必要按比例繪制。隔片板203顯示為連接到外殼202。隔片板203的過濾部228與凹槽212形成的供應歧管402對齊。限流板204夾在隔片板203和腔板205中間。限流板204包括控制油墨從供應歧管402到腔310的流動的限定器222。腔板205為油墨通道302形成腔310。孔板206具有對于油墨通道302的噴嘴220。

壓電驅動器230是油墨通道302的驅動裝置，以便噴射液滴。壓電驅動器230直接轉換電能到線性運動。為了從油墨通道302噴射，帶有一個或多個噴射脈沖的驅動波被提供給壓電驅動器230。噴射脈沖引起壓電驅動器230的變形、物理位移或撞擊，其反過來使腔310的腔壁變形。腔壁的形變在油墨通道302內部產生(當遇到特定條件時)能夠從油墨通道302噴射液滴的壓力波。標準噴射脈沖因此能夠使得當油墨通道302空閑時，帶有期望特性的液滴從油墨通道302噴射。圖5示出用于噴墨頭的標準噴射脈沖500。噴射脈沖500可以具有以下參數特征：上升時間、下降時間、脈寬和幅度。噴射脈沖500從基準電壓轉換為目標噴射電壓。基準和目標噴射電壓之間的電位差代表噴射脈沖500的幅度。噴射脈沖500的這些參數可以影響來自噴墨頭的液滴的噴射特性(例如，液滴速度和質量)。例如，噴射脈沖500的目標幅度提供從油墨通道噴射的期望的速度和質量的液滴。可以為不同類型的噴墨頭選擇標準噴射脈沖500來產生具有期望的形狀(例如，球形)、尺寸、速度等的液滴。

下面提供使用噴射脈沖500從油墨通道噴射液滴的實例，例如從圖4中的油墨通道302噴射。噴射脈沖500的上升沿502(即，第一斜邊)引起壓電驅動器向第一方向位移，其增大油墨通道并在油墨通道內產生負壓力波。如同正壓力波一樣，負壓力波在油墨通道內傳播并被油墨通道中的結構變化反射。噴射脈沖500的下降沿504(即，第二斜邊)引起壓電驅動器向相反的方向位移，其縮小油墨通道到它的原始大小并產生另一個正壓力波。當噴射脈沖500的下降沿504的時間合適時，壓電驅動器位移生成的縮小油墨通道尺寸的正壓力波將會與反射的正壓力波結合形成足夠大的能夠使液滴從油墨通道的噴嘴噴射的合成波。因此，噴射脈沖500的下降沿產生的正壓力波動作以增強由于噴射脈沖500的上升沿502而在油墨通道內反射的正壓力波。油墨通道的幾何形狀和驅動波被設計為在噴嘴處生成大的正壓力峰，其驅使油墨通過噴嘴。

噴墨頭的溫度可能影響噴射特性。因此，希望跨越噴墨頭具有均勻的溫度分布，這樣對于每個油墨通道，噴射特性也同樣均勻。為了產生跨越噴墨頭的均勻的溫度分布，噴墨頭中的壓電驅動器被用于將電能轉換為熱量。如果噴墨頭的區域是“冷的”，那么專門的波形被提供給那個區域的壓電驅動器，以便在不引起那些壓電驅動器噴射油墨的情況下產生熱量。這種理念的更詳細的說明在下文描述。

圖6示出示范性實施例中的噴墨系統600。噴墨系統600包括用于為例如噴墨頭620的噴墨頭的壓電驅動器提供波形的驅動電路601。噴墨頭620被示出為包括多個油墨通道622，每個油墨通道622包括壓電驅動器630、腔632和噴嘴634。噴墨頭620的展現只是實例，驅動電路601可以連接到不同類型的噴墨頭。噴墨頭620可以具有如圖1-4所示的噴墨頭100所示的類似的結構。

驅動電路601包括噴射脈沖生成器602和溫度控制器604。噴射脈沖生成器602包括為噴墨頭620的壓電驅動器630生成驅動波的電路、固件或部件，其中驅動波包含噴射脈沖。“噴射脈沖”被定義為使液滴帶有期望的特性從油墨通道622被噴射的脈沖。噴射脈沖生成器602被配置為有選擇性地為油墨通道622提供噴射脈沖以將油墨排出到介質上。此處描述的介質包括任何類型的材料，在該介質上油墨或其他液體被噴墨頭使用用于打印，例如紙張、3d打印基片、布料等。

溫度控制器604包括電路、固件或調整、修改或改變跨越噴墨頭620的溫度的部件。溫度控制器604包括非噴射脈沖生成器606。非噴射脈沖生成器606包括電路、固件或為噴墨頭620的壓電驅動器630生成加熱波的部件，其中加熱波包含非噴射脈沖。“非噴射脈沖”被定義為使油墨通道的壓電驅動器驅動或點燃而不使液滴被從油墨通道噴射的脈沖。例如，非噴射脈沖的脈寬可以比噴射脈沖長，這樣液滴不會從油墨通道噴射。在諧振頻率約83khz的噴墨頭中，標準噴射脈沖的脈寬約6微秒。在脈寬6微秒下，油墨通道中的壓力波在噴嘴處組合并達到峰值，以從噴嘴噴射液滴。如果非噴射脈沖在83khz的頭具有約12-14微秒的脈寬，那么壓力波可以在油墨通道中彼此相消干涉，這樣組合的壓力波不夠大來將液滴從油墨通道噴射。

在一個實施例中，溫度控制器604同樣可以包含傳感元件608。傳感元件608包括電路、固件或測量或監控噴墨頭620中的溫度的部件。一個或多個傳感元件608可以附于或嵌入噴墨頭620內，并為溫度控制器604提供噴墨頭620的溫度數據。例如，傳感元件608可以包括嵌入噴墨頭620內的熱電偶。傳感元件608可以沿著噴墨頭620的長度(和寬度)分布，這樣可以監控噴墨頭620不同區域的溫度。圖7示出示范性實施例中的噴墨頭620中的傳感元件608。圖7的視角是從噴墨頭620的噴嘴面板表面來看。傳感元件608嵌入或連接到噴墨頭620，并沿著噴墨頭620的長度702和/或寬度704分布。在該實施例中，每個傳感元件608與噴墨頭620的區域關聯。例如，一個傳感元件608關聯區域721，另一個傳感元件608關聯區域722，另一個傳感元件608關聯區域723等。每個傳感元件608被配置為測量它關聯的區域(721、722、723……)的溫度，并回報溫度數據給溫度控制器604(參見圖6)。

圖8是示出示范性實施例中的操作驅動電路601的方法800的流程圖。方法800的步驟將針對圖6中的噴墨系統600來描述，盡管本領域技術人員會理解此處描述的方法可以通過其他未示出的裝置或系統來進行。此處描述的方法的步驟不是全部，并且可以包含其他未示出步驟。

在步驟802中，在正常打印操作下，噴射脈沖生成器602為噴墨頭620提供驅動波。噴射脈沖生成器602為噴墨頭620中選定的油墨通道622中的壓電驅動器630提供噴射脈沖以在介質上形成圖像。發送到選定的油墨通道622的噴射脈沖使選定的油墨通道622中的壓電驅動器630噴射液滴。

在打印操作期間，噴墨頭620中可能有不均勻的噴射模式，使得噴墨頭620中的一些油墨通道622暫停一段時間。因此，噴墨頭620的一些區域可能比其他的冷，引起跨越噴墨頭620的不均勻的溫度分布。此外，打印機內部的環境條件可能引起跨越噴墨頭620的不均勻的溫度分布。不均勻的溫度分布可能給噴墨頭620的噴射特性帶來消極影響。

為了創建更均勻的溫度分布，非噴射脈沖生成器606為噴墨頭620中的壓電驅動器630提供一個或多個非噴射脈沖(步驟804)。響應非噴射脈沖，壓電驅動器630將脈沖的電能轉換為熱量而不從他們相應的油墨通道噴射液滴。因此，壓電驅動器630能夠增加噴墨頭620的溫度而不實際將油墨噴射到介質上。非噴射脈沖生成器606可以調整壓電驅動器630產生的熱量的量，以便達到目標熱量。例如，非噴射脈沖生成器606可以增加發送到壓電驅動器630的非噴射脈沖的數目來增加壓電驅動器630產生的熱量，或者可以減少發送到壓電驅動器630的非噴射脈沖的數目來減少壓電驅動器630產生的熱量。此外或可選擇地，非噴射脈沖生成器606可以增加非噴射脈沖的幅度來增加壓電驅動器630產生的熱量，或者可以減少非噴射脈沖的幅度來減少壓電驅動器630產生的熱量。非噴射脈沖生成器606能夠有選擇性地為噴墨頭620中的壓電驅動器630提供非噴射脈沖來改變跨越噴墨頭620的溫度。

非噴射脈沖生成器606可以基于各種因素判斷哪個壓電驅動器630發送非噴射脈沖。例如，非噴射脈沖生成器606可以對閾值時間段內沒有使用的油墨通道622中的壓電驅動器630應用非噴射脈沖。基于試驗或者環境條件，非噴射脈沖生成器606可以對已知具有更低溫度的區域中的壓電驅動器630應用非噴射脈沖。基于傳感元件608的數據，非噴射脈沖生成器606可以對壓電驅動器630應用非噴射脈沖，其在圖9中被進一步描述。

圖9是示出示范性實施例中的噴墨頭中控制溫度的方法900的流程圖。方法900的步驟將針對圖6中的噴墨系統600來描述，盡管本領域技術人員會理解此處描述的方法可以通過其他未示出的裝置或系統來進行。

一個或多個傳感元件608監控噴墨頭620中的溫度，并將表明噴墨頭620中的溫度的數據提供給非噴射脈沖生成器606(步驟902)。如上所述，傳感元件608可以關聯噴墨頭620的不同區域，并將它們的關聯區域的溫度數據提供給非噴射脈沖生成器606。這種方式，噴墨頭620的不同區域中的溫度測量可以獨立進行。非噴射脈沖生成器606判斷噴墨頭620中的溫度是否低于閾值(步驟904)。如果噴墨頭620中的溫度低于閾值，那么非噴射脈沖生成器606為噴墨頭620中的壓電驅動器630提供一個或多個非噴射脈沖(步驟906)。響應非噴射脈沖，壓電驅動器630將脈沖的電能轉換為熱量而不從他們相應的油墨通道噴射液滴。非噴射脈沖生成器606能夠有選擇性地為噴墨頭620中的壓電驅動器630提供非噴射脈沖來改變噴墨頭620的局部區域中的溫度。如圖7所示，傳感元件608可以關聯噴墨頭620的局部區域721-723。當傳感元件608提供關于噴墨頭620的特定區域721-723的溫度數據時，非噴射脈沖生成器606可以識別噴墨頭620的該區域中的一個或多個壓電驅動器630。非噴射脈沖生成器606可以隨后為被識別為在噴墨頭620的該區域中的壓電驅動器630提供非噴射脈沖。這樣，加熱將在噴墨頭620中局部進行以沿著噴墨頭620生成均勻的溫度分布。

非噴射脈沖生成器606可以為沒進行打印操作的壓電驅動器630提供非噴射脈沖。例如，非噴射脈沖生成器606可以與噴射脈沖生成器602通信以識別哪個油墨通道622正在被用于打印操作。那么非噴射脈沖生成器606可以選擇其他沒有被用于打印操作的油墨通道，并使用這些油墨通道來加熱噴墨頭620。

非噴射脈沖的參數可以基于噴墨頭的噴射特性來確定。圖10示出示范性實施例中的噴墨頭的噴射特性。圖10中的縱軸代表噴墨頭中測量的液滴的速度，圖10中的橫軸代表提供給噴墨頭的噴射脈沖的不同脈寬。由于噴墨頭中的油墨通道的結構，有針對油墨通道的諧振頻率。當油墨通道中的反射壓力波增強正壓力波時，油墨通道的諧振頻率出現。在圖10所示的實例中，當噴射脈沖的脈寬在大約3到11微秒之間時，一套諧振頻率1002的出現，峰值大約在6微秒處。當噴射脈沖的脈寬在大約15-22微秒之間時，另一套諧振頻率1004出現，峰值大約在18微秒處。可以有未示出的其他諧振頻率。在圖10中同樣明顯的是油墨通道在諧振頻率1002-1004之間沒有噴射液滴(即，液滴速度是零)。例如，當噴射脈沖的脈寬在大約12到14微秒之間時，油墨通道不響應脈沖噴射液滴。因此，此處描述的非噴射脈沖可以設置為具有在油墨通道的該些套諧振頻率1002-1004之間的脈寬，在該實例中大約在12到14微秒之間。可選擇地，噴射脈沖的脈寬可以設置為在諧振頻率1004與下一個諧振頻率(圖10中未示出)之間。因此，在另一個實例中，非噴射脈沖可以設置為具有大約24到26微秒之間的脈寬。

圖11示出示范性實施例中的非噴射脈沖1100。在該實例中，非噴射脈沖1100的脈寬在油墨通道的該些套諧振頻率1002-1004之間，大約在13微秒。當該非噴射脈沖1100被提供給壓電驅動器時，壓電驅動器將脈沖中的電能轉換為熱量而不會引起液滴從油墨通道中噴射。這種方式，壓電驅動器可以被用作噴墨頭中的加熱器，使得跨越噴墨頭的溫度分布均勻。

圖中所示的或此處描述的各種部件中的任何一個可以作為硬件、軟件、固件或這些的一些組合實現。例如，部件可以作為專用硬件實現。專用硬件可以被稱為“處理器”、“控制器”或一些類似的專業詞匯。當通過處理器提供時，功能可以通過單個專用處理器，通過單個共享處理器或通過多個單獨的其中一些可以共享的處理器提供。另外，術語“處理器”或“控制器”的明確的使用不應當被解釋排除其他能夠執行軟件的硬件，其可以隱含地包括而不限于，數字信號處理器(dsp)硬件、網絡處理器、專用集成電路(asic)或其他電路、現場可編程門陣列(fpga)、用于存儲軟件的只讀存儲器(rom)、隨機存取存儲器(ram)、非易失性存儲器、邏輯電路或其它一些物理硬件部件或模塊。

同樣，部件可以作為通過處理器或計算機執行的指令實現，以完成該部件的功能。一些指令的實例有軟件、程序代碼和固件。當通過處理器執行時，指令是可操作的，以便引導處理器完成元件的功能。指令可以存儲在處理器可讀的存儲裝置上。存儲裝置的一些實例有數字或固態存儲器、例如磁盤和磁帶之類的磁存儲媒介、硬盤驅動器或光可讀數字數據存儲媒介。

盡管此處描述了具體的實施例，本發明的范圍并不局限于的那些具體的實施例。本發明的范圍由下面的權利要求及其任意等效定義。

本申請基于2016年3月1日提交的美國優先權申請文件no.15/058,089，其整個內容通過引用合并于此。