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La testina di stampa è la parte di un sistema di stampa che contiene ugelli per spruzzare inchiostro. Le testine piezoelettriche sono costituiti da un componente attivo chiamato "attuatore", da una serie di tubi e canali noti collettivamente come "percorso del fluido" ed elettronica per controllare i singoli canali. L'attuatore comprende una serie di pareti parallele che compongono i canali, realizzati con un materiale ceramico piezoelettrico che si deforma quando viene applicata una tensione (effetto piezoelettrico inverso). Nella Xaar le testine che spostano le pareti dei singoli canali creano onde di pressione acustica che a loro volta provocano l'espulsione di inchiostro dagli ugelli alla fine o al lato di ciascuno dei canali.

I risultati dell’effetto piezoelettrico inverso nel materiale ceramico che si deforma in uno dei due modi utilizzati per creare due diverse modalità di funzionamento della testina di stampa: Bending mode e Shear mode.

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Testine di stampa in bending mode

In una testina di stampa “bending mode” un pezzo di materiale piezoelettrico viene incollato sulla parte superiore di una camera di inchiostro. Quando un campo elettrico viene applicato nella stessa direzione in cui il materiale viene polarizzato, il pezzo di materiale non si allunga né si restringe. Se un lato del materiale è incollato alla parte superiore di una camera di inchiostro l’allungamento provoca la piegatura del tetto (tecnicamente si tratta di un azionamento trasversale). Questo crea una variazione di pressione che sposta un volume di inchiostro causando l’espulsione di una goccia dall’ugello.


Testine di stampa in Shear mode

Nelle testine in Shear mode il campo elettrico viene applicato perpendicolarmente alla direzione in cui il materiale viene polarizzato. La deformazione crea un effetto di taglio (forma trapezoidale) come si vede nell’animazione delle pareti di canale di seguito. Un unico pezzo di materiale polarizzato crea ciò che è noto come cantilever monolitico - la parete è fissata sul fondo e flette in questo punto.

L’animazione mostra le pareti del canale che "tagliano" da parte a parte 

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Segno a V capovolta

Tutte le testine di stampa Xaar 1003 hanno un attuatore che è composto da due pezzi di materiale piezoelettrico con polarizzazione opposta fusi insieme. Quando viene applicato il campo elettrico, le 2 sezioni delle pareti dei canali deviano in corrispondenza della giunzione per creare un segno a V capovolta. Questo avviene ad una frequenza molto elevata all’interno della testina di stampa, l’animazione è rallentata a dimostrare l’azionamento a V capovolta in tre pareti dei canali adiacenti.

Il disegno a V capovolta utilizzato da Xaar è efficiente dal punto di vista energetico, cosa che riduce la tensione di azionamento richiesta e di conseguenza riduce il consumo energetico. Offre anche:

  • Prestazioni più costanti di un unico materiale polarizzato (cantilever monolitico)
  • Migliore uniformità di formazione di gocce
  • Migliore precisione di posizionamento della goccia
  • Maggiore qualità di stampa
  • Maggiore qualità di stampa​

 

Onda acustica

Quando le pareti dei canali vengono flesse (attuate) in modalità a V capovolta ad alta frequenza, si crea un'onda acustica. Quest'onda di pressione spinge le gocce di inchiostro fuori dagli ugelli.

L’animazione mostra onde acustiche in movimento su e giù per il canale.   Questo metodo di espulsione della goccia è molto efficiente. Le pareti vibrano a circa 150 kHz

 

Parete condivisa

Il disegno a parete condivisa brevettato di Xaar è una tecnica per aumentare la risoluzione nativa o la densità di canale. Ogni canale ha 2 pareti di materiale piezoelettrico. Queste pareti quindi vengono condivise tra i canali adiacenti e possono essere usate per attivare entrambi i canali adiacenti in modo indipendente. Questa struttura fa un uso efficiente del materiale piezoelettrico, che porta a testine di stampa ad alta densità di ugelli ed efficaci in termini di costi.

 


Architettura End Shooter

Il disegno convenzionale di testine di stampa a getto d’inchiostro utilizza l’architettura End Shooter. Questo significa che queste testine hanno fori dell’ugello al termine di ciascun canale attraverso cui l’inchiostro viene espulso. ​​

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​​Architettura Hybrid Side Shooter

L’architettura Hybrid Side Shooter™ di Xaar ha un ingresso e un’uscita per l’inchiostro e un ugello separato in ogni canale. L’ugello è nel lato del canale di inchiostro e la goccia viene sparata perpendicolarmente al flusso dell’inchiostro.​