ITMO20130221A1 - Attuatore, testina per stampante comprendente tale attuatore, e stampante comprendente tale testina. - Google Patents

Description

71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B)

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DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Attuatore, testina per stampante comprendente tale attuatore, e stampante comprendente tale testina.”

A nome: INGEGNERIA CERAMICA S.r.l.

Via Vittime 11 Settembre 2001 n.25/p

41049 SASSUOLO MO

Mandatari: Ing. Giovanni CASADEI, Albo iscr. nr.1195 B,

Ing. Chiara COLO’, Albo iscr. nr.1216 BM,

Ing. Aldo PAPARO, Albo iscr. nr.1281 BM

* ;La presente invenzione si riferisce ad un attuatore; in particolare, si riferisce a un attuatore comprendente un elemento piezoelettrico, e almeno un primo vincolo configurato per consentire l’appoggio dell’elemento piezoelettrico su un piano di riferimento. ;;5 Molti attuatori elettromeccanici sono noti per l'uso in applicazioni di stampa a getto di inchiostro, per esempio materiali piezoelettrici, attuatori elettrostatici ecc. ;L'applicazione di un determinato campo elettrico a un elemento piezoelettrico non vincolato comporta la sua deformazione più elevata ;10 possibile in corrispondenza di tale campo. Questa quantità di deflessione dipende dalla geometria dell'elemento (spessore, ampiezza dell'elemento), dal suo materiale specifico, cristallinità e polarizzazione, dall'intensità del campo e dalla direzione del campo applicate ecc. Laddove l'elemento sia chiuso od ostacolato da altri strati, si perde un grado di libera deflessione ;15 e il dispositivo opera ad efficienza ridotta rispetto all’elemento non vincolato. ;Le proprietà dei materiali piezoelettrici sono note da tempo essendo particolarmente vantaggiose per l’uso nelle testine di stampa. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;2 ;;Le testine di stampa note della tecnica usano elementi piezoelettrici, configurati come un attuatore a trave avente un otturatore ad esso fissato, per cui le travi sono solitamente vincolate in una camera di fluido assicurando gli attuatori ad elementi di supporto elastomerici per esempio 5 con l’uso di una colla. ;Ad esempio, EP1972450B descrive un esempio di una testina di stampa 100 convenzionale usata per stampare uno smalto 104 come mostrato in sezione in figura 1. La testina di stampa 100 comprende una camera di fluido 102, avente un ingresso di fluido (non mostrato) e un’uscita di fluido 10 (non mostrata), per cui lo smalto 104 fluisce attraverso la camera 102 dall’ingresso all'uscita sotto una pressione per esempio di 1 bar. ;La testina di stampa 100 comprende un attuatore 106 sotto forma di una barra piezoelettrica avente un otturatore 107 ad essa accoppiata e collocata all'interno della camera 102, mentre la testina di stampa 100 15 comprende inoltre una porzione di ugello 108 avente una superficie all'interno della camera 102 e avente almeno un ugello con foro passante 109 al suo interno, fornendo in tal modo un percorso di flusso dall'interno della camera 102 a un substrato 110 attraverso l’ugello 109. ;Un otturatore è un qualsiasi elemento meccanico che è operabile per 20 impegnare un ugello o ugelli/porzione di ugello in una testina di stampa per fornire una tenuta meccanica in corrispondenza dell'entrata all’ugello, evitando/limitando in tal modo il flusso di fluido all'interno dell’ugello o degli ugelli. ;Dato che l'otturatore 107 è accoppiato all’attuatore 106, si sposta nella 25 stessa direzione di deflessione dell’attuatore 106, ed è configurato per impegnare la porzione di ugello 108 in modo da chiudere l’ugello 109 quando l'attuatore 106 si trova in una posizione non deflessa, e per disimpegnare la porzione di ugello scoprendo in tal modo l’ugello 109, quando l'attuatore si trova in una posizione deflessa, per cui tale azione 30 determina l'espulsione di gocce dall’ugello 109, verso un substrato 110. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;3 ;;Un'unità di controllo elettronica (non mostrata) è usata per azionare l'attuatore con una certa forma d'onda della tensione per esempio per azionare l'attuatore 106 in modo tale che defletta in modo oscillatorio a una certa frequenza per esempio 1 kHz. Oscillando l'attuatore 106 è 5 possibile controllare l'espulsione del fluido dall’ugello 109 sotto forma di gocce. ;La camera 102 è provvista di una tenuta elastomerica 112 assicurata mediante colla alla barra piezoelettrica, per evitare la fuoriuscita di smalto dalla camera 102 in una qualsiasi posizione diversa dall’ugello 109, e 10 attraverso l'ingresso e l’uscita di fluido, per cui la tenuta elastomerica 112 è operabile anche per sostenere l'attuatore 106 nella camera 102. ;Tale configurazione consente di ridurre l'usura sull’attuatore piezoelettrico, dato che le proprietà elastiche della tenuta elastomerica compensano le variazioni in lunghezza dell'attuatore piezoelettrico stesso smorzando 15 l’urto della valvola con l’area dell’ingresso di ugello. ;Tuttavia, il fatto che gli elementi di supporto siano realizzati in materiale elastomerico presenta alcuni inconvenienti. Ad esempio, vi è una dissipazione di energia significativa dall'elemento attuatore sui supporti elastomerici come conseguenza dello smorzamento, e/o l’elastomero 20 vincola il moto della barra piezoelettrica, il che riduce l'efficienza del sistema. ;Inoltre, il comportamento della barra piezoelettrica è fortemente influenzato dalla particolare configurazione di montaggio ed è pertanto estremamente difficile ottenere un processo produttivo che assicuri la 25 ripetibilità di comportamento della barra piezoelettrica. ;Infine, il posizionamento della barra piezoelettrica nella camera è estremamente importante al fine di fornire la deposizione affidabile di gocce in una testina di stampa. Anche se è possibile fabbricare componenti con alta precisione usando le tecniche di micro-lavorazione 30 disponibili, tali tecniche sono complicate e costose per esempio microelettroerosione, fabbricazione con laser, incisione ecc. Inoltre, è possibile 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;4 ;;creare anche un’apparecchiatura di assemblaggio robotica altamente accurata per assemblare i componenti in un modo preciso ed accurato, ma tale apparecchiatura è costosa. ;Una difficoltà aggiuntiva è data dall'elemento piezoelettrico che è collocato 5 all'interno della camera di fluido. Questo pone dei vincoli e ulteriori fardelli sulla progettazione per assicurare l'adeguata protezione degli strati degli elettrodi e dei connettori di uscita per evitare la corrosione e/o il danneggiamento dovuti all'incompatibilità del fluido con i materiali dell'elemento attuatore portando a corto circuito e/o a mal funzionamento. ;10 Questo può essere un particolare problema con i fluidi abrasivi di natura acquosa e contenenti potenzialmente particelle metalliche richiesti negli smalti colorati. ;Pertanto, in questo contesto, il problema tecnico alla base della presente invenzione è quello di realizzare un attuatore, ad esempio un attuatore 15 piezoelettrico, che risolva i precedenti problemi. ;In particolare, scopo della presente invenzione è quello di realizzare un attuatore che fornisca una migliorata ripetibilità di funzionamento, indipendentemente dalle incertezze di processo produttivo dell'attuatore piezoelettrico, e che fornisca una riduzione dell'usura sull’attuatore 20 piezoelettrico durante l'attuazione. ;I problemi tecnici relativi alla tecnica nota sono sostanzialmente risolti da un attuatore come quello indicato nella rivendicazione 1. ;In un primo aspetto è fornito un attuatore comprendente: un elemento attuatore, un primo vincolo e un secondo vincolo, configurati per 25 consentire all'elemento attuatore di essere posizionato su un piano di riferimento (P); caratterizzato dal fatto che: il primo vincolo è operabile per consentire all'elemento attuatore di spostarsi in una direzione (X) parallela al piano di riferimento (P) e per consentire a una porzione di una prima estremità dell'elemento attuatore di spostarsi intorno a un primo asse di 30 rotazione (T) perpendicolare alla direzione di scorrimento (X), ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;5 ;;per cui un tale attuatore permette un’ottima ripetibilità di funzionamento dell'attuatore piezoelettrico, senza provocare usura sostanziale dell’attuatore piezoelettrico stesso. ;Preferibilmente, il secondo vincolo è configurato per consentire a una 5 porzione di una seconda estremità dell'elemento attuatore di spostarsi intorno a un secondo asse di rotazione (R) perpendicolare alla direzione di scorrimento e parallelo al primo asse di rotazione. ;Preferibilmente, l'elemento attuatore è un elemento attuatore piezoelettrico. ;10 Le posizioni del primo e del secondo vincolo possono infatti essere definite in modo preciso rispetto al piano di riferimento, indipendentemente dalle incertezze di processo produttivo dell'attuatore piezoelettrico. Inoltre, l'elemento piezoelettrico non striscia né sul primo vincolo, né sul secondo vincolo, cosicché si elimina in maniera sostanziale ogni fenomeno di 15 usura. ;Preferibilmente, il primo vincolo comprende un rullino avente un asse centrale, operabile per ruotare intorno al primo asse di rotazione. ;Preferibilmente, lo spostamento dell'elemento attuatore intorno al primo asse di rotazione è uno spostamento di rotazione. ;20 Preferibilmente lo spostamento dell'elemento attuatore intorno al secondo asse è uno spostamento di rotazione. ;Preferibilmente, l'asse centrale del rullino è collocato al sotto del piano. Preferibilmente il rullino è configurato per rotolare in una direzione parallela alla direzione di scorrimento. ;25 In questo modo, il primo vincolo ha una forma tale da ottimizzare il contatto con l'elemento piezoelettrico in modo da non ridurre alcuna usura da attrito durante il funzionamento. In altri termini, il primo vincolo lascia l'elemento piezoelettrico libero di deformarsi senza che si possano verificare moti di strisciamento relativo fra esso ed il rullino. ;30 Preferibilmente il rullino è collocabile in una scanalatura che si estende lungo una direzione parallela al primo asse di rotazione, detta scanalatura 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;6 ;;essendo allungata in una direzione perpendicolare alla direzione di scorrimento. ;Preferibilmente, il primo vincolo comprende un elemento elastico configurato per esercitare una forza sull'elemento attuatore che lo preme a 5 contatto con il rullino. ;In questo modo, viene assicurato il contatto tra l'elemento piezoelettrico e il rullino durante lo spostamento dell'elemento piezoelettrico. ;Inoltre, poiché non deve assolvere a funzioni di accoppiamento, l'elemento elastico collegato al primo vincolo può essere ottimizzato al fine di ridurre 10 al minimo gli effetti di dissipazione dell’energia, in modo da non alterare la funzionalità dell'attuatore piezoelettrico. ;Preferibilmente, l'elemento elastico è realizzato almeno parzialmente in un materiale elastomerico. ;Preferibilmente, il secondo vincolo comprende una superficie di forma 15 sostanzialmente arcuata o curva, disposta per mantenere l'elemento attuatore sul piano e strutturata per consentire all'elemento attuatore di ruotare intorno al secondo asse di rotazione. ;Preferibilmente, il secondo vincolo comprende un elemento elastico configurato per esercitare una forza sull'elemento attuatore che lo preme a 20 contatto di detta superficie di forma sostanzialmente arcuata. ;Preferibilmente, l'elemento elastico è realizzato almeno parzialmente in un materiale elastomerico. ;Le stesse considerazioni fatte sopra con riferimento all'elemento elastico collegato al primo vincolo sono valide anche per l'elemento elastico 25 collegato al secondo vincolo. ;Preferibilmente, il secondo vincolo comprende una superficie di riscontro, operabile per consentire all'elemento attuatore di essere posizionato lungo la direzione di scorrimento. ;Preferibilmente la superficie di riscontro si trova a una certa distanza dalla 30 superficie di forma sostanzialmente arcuata al fine di non interferire con la deformazione dell'elemento piezoelettrico. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;7 ;;Preferibilmente, il secondo vincolo comprende uno spazio configurato per alloggiare al suo interno almeno una porzione di estremità della prima o seconda estremità di detto elemento attuatore durante detta sua rotazione intorno al secondo asse di rotazione. ;5 Preferibilmente, l'elemento attuatore è operabile per deflettere senza strisciare su detto almeno un rullino di detto primo vincolo e per deflettere senza strisciare su detta superficie di forma sostanzialmente arcuata di detto secondo vincolo. ;L’entità della deformazione/spostamento dell'attuatore piezoelettrico 10 dipende dalla tensione di pilotaggio, senza essere influenzata da sollecitazioni introdotte dai vincoli per esempio attrito. ;Preferibilmente, l'elemento attuatore ha una struttura allungata. ;In un secondo aspetto è fornita una testina di stampa avente almeno un attuatore comprendente: un elemento attuatore, un primo vincolo e un 15 secondo vincolo, configurati per consentire all'elemento attuatore di essere posizionato su un piano di riferimento; caratterizzata dal fatto che: il primo vincolo è operabile per consentire all’elemento attuatore di spostarsi in una direzione di scorrimento parallela al piano di riferimento e per consentire una porzione di una prima estremità dell'elemento attuatore 20 di spostarsi intorno a un primo asse di rotazione perpendicolare alla direzione di scorrimento. ;In un terzo aspetto è fornita una stampante avente almeno un attuatore comprendente: un elemento attuatore, un primo vincolo e un secondo vincolo, configurati per consentire all'elemento attuatore di essere 25 posizionato su un piano di riferimento; caratterizzata dal fatto che: il primo vincolo è operabile per consentire all’elemento attuatore di spostarsi in una direzione di scorrimento parallela al piano di riferimento e per consentire una porzione di una prima estremità dell'elemento attuatore di spostarsi intorno a un primo asse di rotazione perpendicolare alla 30 direzione di scorrimento. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;8 ;;In un quarto aspetto è fornita una stampante avente almeno una testina di stampa avente almeno un attuatore comprendente: un elemento attuatore, un primo vincolo e un secondo vincolo, configurati per consentire all'elemento attuatore di essere posizionato su un piano di riferimento; 5 caratterizzata dal fatto che: il primo vincolo è operabile per consentire all’elemento attuatore di spostarsi in una direzione di scorrimento parallela al piano di riferimento e per consentire a una porzione di una prima estremità dell'elemento attuatore di spostarsi intorno a un primo asse di rotazione perpendicolare alla direzione di scorrimento. ;10 In un quinto aspetto è fornito un metodo di stampa a getto d'inchiostro su di un substrato, il metodo comprendendo l'uso della stampante avente almeno un attuatore comprendente: un elemento attuatore, un primo vincolo e un secondo vincolo, configurati per consentire all'elemento attuatore di essere posizionato su di un piano di riferimento; caratterizzato 15 dal fatto che: il primo vincolo è operabile per consentire all’elemento attuatore di spostarsi in una direzione di scorrimento parallela al piano di riferimento e per consentire una porzione di una prima estremità dell'elemento attuatore di spostarsi intorno a un primo asse di rotazione perpendicolare alla direzione di scorrimento per depositare un fluido sul 20 substrato. ;Preferibilmente il fluido è smalto o ingobbio. ;L'invenzione è illustrata qui di seguito nel dettaglio con riferimento ai disegni allegati che rappresentano forme di realizzazione esemplificative e non limitative della stessa. ;25 La Fig. 1 mostra in sezione un esempio di una testina di stampa convenzionale della tecnica nota usata per stampare smalto; ;la Fig. 2 mostra una vista schematica laterale di un attuatore secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, in una configurazione di riposo; ;30 la Fig. 3 mostra una vista schematica laterale dell’attuatore di figura 2 in una configurazione di deformazione intermedia; ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;9 ;;la Fig. 4 mostra una vista schematica laterale dell’attuatore di figura 2 in una configurazione di massima deformazione; ;la Fig. 5 mostra in sezione una testina di stampa avente l'attuatore di figura 2 al suo interno; e ;5 La Fig. 6 mostra in forma grafica, una forma d'onda esemplificativa della tensione applicata a un attuatore delle figure da 2 a 5. ;Con particolare riferimento alla prima forma di realizzazione mostrata in figura 2, l'attuatore 1 della presente invenzione comprende un elemento attuatore ad esempio un elemento piezoelettrico 2, un primo vincolo 3 e 10 un secondo vincolo 4 configurati per consentire all'elemento piezoelettrico 2 di essere posizionato su un piano di riferimento P. Il primo e secondo vincolo 3 & 4 possono essere collegati a un elemento di supporto non rappresentato nel dettaglio nei disegni. ;L'elemento piezoelettrico 2 è realizzato, ad esempio, in titanato zirconato 15 di piombo (PZT), titanato di bario, niobato di sodio e potassio (KNN) e/o titanato di sodio e bismuto (BNT) o qualsiasi altro materiale adatto. ;Nella forma di realizzazione preferita, l'elemento piezoelettrico 2 è una piastra rettangolare sostanzialmente piana comprendente uno o più strati piezoelettrici, configurata per deflettere in una direzione concava e/o 20 convessa, per cui l'azionamento e la contrazione dell'elemento ceramico crea un momento flettente che converte un cambiamento trasversale in lunghezza in un grande spostamento flettente perpendicolare alla contrazione. Tale funzionalità è ottenuta usando elementi piezoelettrici noti, ad esempio un attuatore piezoelettrico Bender PICMA<®>(per esempio 25 PL112-PL140), che consente il pieno controllo differenziale dello spostamento. Sarà chiaro che la forma dell'elemento non è limitata ad essere una piastra rettangolare, ma può essere quadrata, discoidale, o qualsiasi altra forma adatta. ;Il primo vincolo 3 è strutturato per consentire all'elemento piezoelettrico 2 30 di spostarsi liberamente lungo una direzione di estensione/contrazione X 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;10 ;;parallela al piano di riferimento P, consentendogli inoltre di deflettere (flettere) verso l’alto o verso il basso rispetto al piano di riferimento P. ;Preferibilmente il primo vincolo 3 consente esclusivamente all'elemento piezoelettrico 2 di spostarsi sia lungo la direzione di 5 estensione/contrazione X (per esempio spostamento di scorrimento) sia in una direzione di spostamento Y (per esempio spostamento di flessione). Tale funzionalità è ottenuta dall'elemento piezoelettrico 2 che è libero di spostarsi tangenzialmente lungo la superficie del rullino durante l'attuazione mentre il rullino ruota intorno al primo asse di rotazione T, in 10 modo tale che l'elemento piezoelettrico 2 si sposti/ruoti sul rullino intorno all'asse T. ;Nella prima forma di realizzazione mostrata in figura 2, il primo vincolo 3 comprende un rullino 5 collocato al di sotto dell'elemento piezoelettrico 2. Il rullino 5 può essere fabbricato in qualsiasi materiale adatto che fra l'altro 15 è resistente all'usura, che è facilmente lavorabile usando le tecniche di fabbricazione note, e che ha un modulo di Young il che significa che è resistente alla deformazione di un materiale elastomerico per esempio gomma di butadiene nitrile NBR di durezza 60 Shore A a contatto con esso per esempio ~ > 0,5 GPa, e preferibilmente maggiore di 2 GPa per 20 esempio polietere etere chetone (PEEK), e ancora preferibilmente maggiore di 10 GPa come polimeri rinforzati, acciaio inossidabile, titanio, vetro, ecc. ;Il rullino 5 è configurato per ruotare intorno al primo asse di rotazione T, che è sostanzialmente perpendicolare alla direzione di estensione X, 25 anche se il rullino 5 è ulteriormente configurato per rotolare sostanzialmente nella direzione di estensione X. ;Il rullino 5 è realizzato con una forma adatta per la rotazione per esempio il rullino 5 può essere lavorato per essere di forma sferica, ovale o cilindrica, per cui è alloggiato in una scanalatura 49 ricavata in un 30 elemento di supporto 50, la quale è aperta in corrispondenza della 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;11 ;;sommità e si estende lungo una direzione parallela al primo asse di rotazione T. ;Almeno una porzione superiore del rullino 5 sporge all’esterno della scanalatura 49 in modo tale che l'elemento piezoelettrico 2 possa essere 5 collocato su di essa e a contatto con essa, così da collocarsi sul piano P. ;Nella forma di realizzazione preferita, la scanalatura 49 ha un profilo allungato in una direzione perpendicolare alla direzione di estensione X, e atto a ricevere il rullino 5 al suo interno in modo tale che il rullino 5 possa rotolare all'interno della scanalatura 49 per facilitare lo spostamento 10 dell'elemento piezoelettrico nelle direzioni X e Y, minimizzando al contempo l'usura/il danneggiamento da attrito tra la superficie dell'elemento 2 e il rullino 5. ;In alternativa, il vincolo 3 può comprendere una pluralità di scanalature o cavità ricavate in una schiera perpendicolare alla direzione di estensione 15 X avendo altre forme di elementi girevoli contenuti al suo interno e girevoli nella direzione di estensione/contrazione X, come per esempio una pluralità di singoli rulli, cuscinetti a sfera in acciaio inossidabile e/o PEEK o elementi ovali, che forniscono una funzionalità simile a quella del singolo rullino 5. ;20 Pertanto, si comprenderà che il primo vincolo 3 è atto a ridurre l'usura tra l'elemento piezoelettrico 2 e il vincolo 3 durante la deflessione dell'elemento piezoelettrico 2, mentre l'elemento piezoelettrico 2 è libero di spostarsi lungo la direzione di estensione X e spostato nella direzione Y. Il primo vincolo 3 comprende inoltre un elemento elastico 51 configurato 25 per esercitare una forza sull'elemento piezoelettrico 2 al fine di premere l'elemento piezoelettrico 2 contro il rullino 5 e mantenere l'elemento piezoelettrico 2 a contatto con il rullino 5 durante la deflessione dell'elemento piezoelettrico 2. L'elemento elastico 51 è realizzato parzialmente in un materiale elastomerico per esempio è realizzato in 30 NBR di durezza 60 Shore A o, in alternativa, comprende un metallo o 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;12 ;;particelle metalliche e una combinazione elastomerica per esempio acciaio inossidabile ricoperto da un materiale NBR di durezza 60 Shore A. Preferibilmente, l'elemento elastico 51 è ottimizzato per ridurre qualsiasi effetto di dissipazione di energia, così da non alterare la funzionalità 5 dell'elemento piezoelettrico 2 per esempio minimizzando l'area di superficie dell'elemento elastico 51 a contatto con l'elemento piezoelettrico 2 e assicurando che l'elemento elastico possa spostarsi in entrambe le direzioni X e Y per mantenere l'elemento piezoelettrico a contatto con il rullino 5 lungo il raggio del rullino 5 durante la deformazione dell'elemento 10 piezoelettrico 2. ;Il secondo vincolo 4 comprende una superficie di forma sostanzialmente arcuata 6, disposta sotto l'elemento piezoelettrico 2 e disposta per consentire all’elemento piezoelettrico 2 di collocarsi sul piano P, e di spostarsi tangenzialmente attraverso la superficie di forma 15 sostanzialmente arcuata 6, in modo tale che si sposti/ruoti intorno a un asse R. ;Si comprenderà che l’altezza della superficie arcuata 6 è tale che una superficie di fondo dell’elemento piezoelettrico 2 sia collocata sul rullino 5 e che la superficie 6 sia collocata sostanzialmente lungo il piano P. ;20 La superficie arcuata 6 è strutturata in modo tale che l’elemento piezoelettrico 6 si sposti insieme ad essa con attrito minimizzato tra di essi, riducendo in tal modo l’usura da attrito tra la superficie dell’elemento 2 e il vincolo 4 e massimizzando lo spostamento dell’elemento piezoelettrico nelle direzioni X e Y. La superficie arcuata 6 è 25 preferibilmente realizzata in un materiale non deformabile per esempio polietere etere chetone (PEEK), acciaio inossidabile, titanio, ecc. ;Il secondo vincolo 4 comprende una superficie di riscontro 6a, strutturata per consentire all’elemento piezoelettrico di essere posizionato lungo la direzione di estensione X, e di essere ritenuto in posizione su di essa. 30 In particolare, l'elemento piezoelettrico 2 può essere disposto sul rullino 5 e la superficie arcuata 6 con una delle sue estremità 9b a contatto con la 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;13 ;;superficie di riscontro 6a. Ciò consente all'elemento piezoelettrico 2 di essere posizionato in modo preciso durante l'assemblaggio rispetto alla direzione di estensione X. ;Preferibilmente la superficie di riscontro 6a è prevista ad una distanza 5 dalla superficie arcuata 6, cosicché un’intercapedine 7 sia formata tra di esse. ;Questa configurazione consente l'interferenza minimizzata tra l'elemento piezoelettrico 2 e i vincoli 3 & 4 durante la deformazione dell'elemento piezoelettrico 2, poiché l'estremità 9b che è inizialmente a contatto con la 10 superficie di riscontro 6a è libera di spostarsi, almeno parzialmente, all'interno dell’intercapedine 7 durante la deformazione dell’attuatore 1. Si comprenderà che l’intercapedine 7 può comprendere aria, e/o può comprendere un materiale che non vincola la deformazione dell'elemento piezoelettrico 2 nell’intercapedine 7 per esempio un fluido/un materiale 15 elastomerico. ;Inoltre, la superficie di riscontro 6a consente la collocazione precisa dell’elemento piezoelettrico 2 sui vincoli 3 e 4, riducendo al contempo l'impatto delle tolleranze di fabbricazione sul funzionamento dell’attuatore 1, per esempio, dovute a variazioni nella lunghezza dell'elemento 20 piezoelettrico 2, variazioni nel posizionamento dei vincoli 3 e 4 l'uno rispetto all'altro. ;Specificatamente, l'elemento piezoelettrico 2 può essere collocato sui vincoli 3 e 4, in modo tale che la sua superficie 9b sia a contatto con la superficie di riscontro 6a. Tale collocazione dell'elemento piezoelettrico 2 25 a contatto con una superficie fissa è facilmente e prontamente ottenibile. ;La superficie di riscontro 6a è pertanto utile per l'iniziale collocazione dell'elemento piezoelettrico. Definendo la lunghezza dell'elemento piezoelettrico 2 affinché sia a contatto con il rullino 5 e la superficie arcuata 6, e consentendo un’intercapedine 7 all'esterno per il 30 posizionamento e lo spostamento della superficie 9b, le variazioni in 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;14 ;;lunghezza dell'elemento piezoelettrico possono essere facilmente risolte e corrette. ;Inoltre, definendo la lunghezza dell'elemento piezoelettrico 2 affinché si trovi tra gli elementi di vincolo 5 e 6, la posizione nel punto intermedio 5 dell'elemento piezoelettrico può essere facilmente definita affinché un accoppiamento meccanico possa essere ad esso fissato per esempio un otturatore, semplificando in tal modo l'assemblaggio dell'elemento piezoelettrico 2 sull’attuatore 1 fornendo al contempo il suo preciso posizionamento. ;10 Il secondo vincolo 4 comprende inoltre un elemento elastico 61 configurato per esercitare una forza sull'elemento piezoelettrico 2 per premerlo a contatto con la superficie sostanzialmente arcuata 6 durante la deflessione dell'elemento piezoelettrico 2. L'elemento elastico 61 è realizzato almeno parzialmente da un materiale elastomerico per esempio 15 NBR di durezza 60 Shore A o, in alternativa, comprende una parte di metallo o particelle metalliche e una parte elastomerica per esempio acciaio inossidabile ricoperto da NBR di durezza 60 Shore A. ;La funzione e i vantaggi dell'elemento elastico 61 del secondo vincolo 4 sono identici a quelli già descritti in relazione all'elemento elastico 51 del 20 primo vincolo 3, nel fatto che l'elemento 61 esercita una pressione sull'elemento piezoelettrico 2 per mantenerlo a contatto con la superficie 6 durante la deformazione dell'elemento piezoelettrico 2. ;Pur avendo osservato che, nella presente forma di realizzazione come descritto nelle figure da 2 a 4, il secondo vincolo 4 non comprende un 25 rullino 5, ma descrive invece una superficie arcuata fissa 6, si comprenderà che, in ulteriori forme di realizzazione, il vincolo 4 potrà essere sostituito con un rullino 5 sostanzialmente come descritto sopra senza influenzare la funzionalità del primo vincolo 3, oppure che la superficie arcuata fissa 6 può essere sostituita con una superficie 30 appuntita o piana, configurata per sostenere l'elemento piezoelettrico 2 in posizione sul piano P, senza influenzare la funzionalità del primo vincolo 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;15 ;;3. In alternativa il vincolo 4 può essere sostituito con un adesivo o accoppiamento meccanico, con la sola funzione di mantenere una porzione di estremità dell'elemento piezoelettrico 2 in posizione sul piano P. ;5 Preferibilmente sia il rullino 5 sia la superficie arcuata 6 sono entrambi realizzati sostanzialmente in un materiale non deformabile per esempio ~ > 0,5 GPa, e preferibilmente maggiore di 2 GPa per esempio polietere etere chetone (PEEK), e ancora preferibilmente maggiore di 10 GPa come acciaio inossidabile, titanio, polimeri rinforzati, vetro, ecc. Questo consente 10 alla posizione e all'angolo della tangente formata dalla superficie di fondo dell'elemento piezoelettrico 2 rispetto al rullino 5 e alla superficie arcuata 6 di essere sostanzialmente mantenuti seguendo la deformazione dell'elemento piezoelettrico 2. ;Il secondo vincolo 4 è strutturato per consentire all'elemento piezoelettrico ;15 2 di spostarsi lungo la direzione di estensione X e di deflettere nella direzione di spostamento Y. Viene inoltre evitato che l'elemento piezoelettrico 2 si sposti eccessivamente nella direzione di estensione X mediante il secondo vincolo 4, e in particolare mediante la superficie 6a e la forza verso il basso esercitata dall'elemento elastico 61. ;20 Un attuatore 1 dotato della funzionalità descritta sopra fornisce uno spostamento migliorato e la ripetibilità di funzionamento dell'elemento piezoelettrico 2, minimizzando al contempo l'usura in corrispondenza delle superfici di contatto tra l'elemento piezoelettrico 2 e il primo e il secondo vincolo 3 & 4. ;25 Infatti, l'elemento piezoelettrico 2 è posizionato rispetto ad elementi di riferimento, rappresentati dal primo e secondo vincolo 3 & 4, le cui posizioni rispetto al piano di riferimento P possono essere definite in modo preciso e non dipendono dalle incertezze legate al processo produttivo dell’attuatore piezoelettrico 2 e/o dei vincoli 3 & 4. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;16 ;;Preferibilmente il primo vincolo 3 è disposto in una posizione intermedia tra una prima estremità 9a dell'elemento piezoelettrico 2 e una seconda estremità 9b dell'elemento piezoelettrico 2. ;Il secondo vincolo 4 è posizionato preferibilmente tra il primo vincolo 3 e la 5 seconda estremità 9b, e in prossimità di una seconda estremità 9b dell'elemento piezoelettrico 2. ;In figura 2 l'elemento piezoelettrico 2 è mostrato in una configurazione sostanzialmente indeformata, per esempio una configurazione di riposo, disposto parallelo alla direzione di estensione X, supportato sul primo 10 vincolo 3 e sul secondo vincolo 4 sul piano di riferimento P, sul quale è collocata la superficie inferiore dell'elemento piezoelettrico 2. ;In figura 4 l'elemento piezoelettrico 2 è mostrato nella prima configurazione deformata nella quale assume una forma concava rispetto al piano di riferimento P per esempio un differenziale di tensione (∆V)V1 è 15 fornito attraverso l'elemento piezoelettrico 2 per fornire la deflessione verso l'alto ovvero sostanzialmente perpendicolare al piano P per esempio di approssimativamente 30 µm. ;Passando dalla configurazione di riposo alla prima configurazione deformata all'applicazione del differenziale di tensione, l'elemento 20 piezoelettrico 2 è operabile per essere flesso in una direzione sostanzialmente verticalmente verso l'alto da una superficie 13 e per rotolare con attrito ridotto tra l'elemento piezoelettrico e il rullino 5 e la superficie arcuata 6. ;In figura 3 l'elemento piezoelettrico 2 è mostrato in una configurazione 25 deformata intermedia per esempio quando un differenziale di tensione tra V0 e V1 è applicato attraverso l'elemento piezoelettrico 2 per fornire la deflessione verso l'alto sostanzialmente verticalmente verso l'alto rispetto al piano P. ;Come illustrato schematicamente nelle figure 3 e 4, quando l'elemento 30 piezoelettrico 2 assume una configurazione arcuata, la seconda estremità 9b è posizionata almeno parzialmente all'interno dell’intercapedine 7. In 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;17 ;;questo modo, l'elemento piezoelettrico 2 non interferisce con la superficie di riscontro 6a e, di conseguenza, non è sottoposto a sollecitazioni indesiderate, mentre i vincoli 3 e 4 consentono una ridotta usura da attrito sull'elemento piezoelettrico 2, aumentando in tal modo la durata 5 dell’attuatore 1. ;Si comprenderà che l'attuatore illustrato nelle figure 3 e 4 non è limitato ad uno spostamento verso l'alto, ma può essere configurato anche per operare nella deflessione verso il basso, o in una modalità bimorfa usando sia la deflessione verso l'alto sia quella verso il basso. ;10 L'attuatore 1 descritto sopra può essere usato in varie applicazioni. Ad esempio come mostrato in figura 5, l'attuatore 1 secondo la presente invenzione è particolarmente adatto per controllare un otturatore 14 in una testina di stampa a getto di inchiostro 60, per fornire la deposizione controllata di gocce dalla testina di stampa sulla superficie di un substrato 15 (non mostrato), ad esempio per la decorazione di piastrelle ceramiche, quando sono usati fluidi come lo smalto. ;Anche se il funzionamento della testina di stampa 60 è descritto qui di seguito in figura 5 usando smalto, si comprenderà che qualsiasi fluido adatto potrà essere usato a seconda della specifica applicazione per 20 esempio inchiostro a base di acetone o metil etil chetone per la stampa su cartone/carta/imballaggio alimentare o inchiostro a base polimerica/metallica per stampa 3D, o ingobbio. ;Lo smalto stesso può contenere pigmento per conferire colore dopo la cottura, e avere altri additivi come argilla per consentire diverse finiture 25 come lucida, opaca (matt), opacizzata che possono essere combinate sulla stessa superficie, nonché effetti particolari come toni metallici ed effetto lucido. Trame o strutture in rilievo possono essere previste stampando una soluzione contenente prevalentemente ingobbio. Una composizione di smalto digitale esemplificativa è descritta in ES2386267. ;30 Le dimensioni particellari all'interno dello smalto sono generalmente 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;18 ;;nell'intervallo tra 0,1 µm e 50 µm, e preferibilmente fino a 30 µm, ma varieranno a seconda della specifica formulazione. ;In alternativa l’ingobbio può essere usato nella testina di stampa, per cui l'ingobbio è usato per applicare la mano di fondo su piastrelle ceramiche, 5 per rendere la piastrella permeabile all’acqua dopo la pressatura; o per stampare caratteristiche in rilievo sulla piastrella per creare effetti tipici del legno o della pietra. ;L’ingobbio è una sospensione di particelle di argilla, mentre lo smalto generalmente comprende una sospensione fritta di vetro su base di 10 solvente o acquosa, o una sospensione all'interno di una soluzione, formata da una parte liquida avente una quantità di particolati/polveri minerali dispersi al suo interno, per cui la specifica formulazione dello smalto dipende dai requisiti voluti dall’utilizzatore finale. Anche uno smalto opaco (matt) può contenere ingobbio. ;15 La testina di stampa comprende una camera di fluido, destinata a contenere lo smalto da depositare su di un substrato, per cui lo smalto viene alimentato alla camera da un sistema di alimentazione controllata dello smalto tramite un ingresso e un'uscita a una pressione ad esempio di 0,1 bar – 10 bar, e preferibilmente, in cui la pressione è preferibilmente tra 20 0,5 bar e 1,5 bar, e preferibilmente sostanzialmente uguale a 1 bar. ;La figura 5 è una vista in sezione di una testina di stampa 60 avente l'attuatore 1 collocato al suo interno sopra una camera di fluido 62, per cui viene mantenuta la numerazione per le parti analoghe descritte sopra nelle figure da 2 a 4. Il corpo della testina di stampa 60 è realizzato in un 25 materiale di durezza adeguata, lavorabile e/o stampabile come Victrez PEEK 150GL30. ;L'attuatore 1 comprende l'elemento piezoelettrico 2, il primo vincolo 3 e il secondo vincolo 4, configurati per consentire all'elemento piezoelettrico 2 di essere posizionato su un piano di riferimento P. ;30 Nella forma di realizzazione mostrata in figura 5, il primo vincolo 3 comprende un singolo rullino in acciaio inossidabile 5 collocato nella 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;19 ;;scanalatura 49 ricavata nell’elemento di supporto 50, che è ricavata in parte del corpo della testina di stampa 60 sotto l'elemento piezoelettrico 2. In una forma di realizzazione alternativa la scanalatura 49 non consente al rullino 5 di spostarsi lateralmente nella direzione X, ma solo di ruotare 5 intorno all'asse T, mentre la superficie 6 è preferibilmente fissa. Pertanto la distanza tra il rullino 5 e la superficie 6 è fissa per tutta la deflessione dell'elemento piezoelettrico 2, definendo in tal modo la lunghezza dell'elemento piezoelettrico 2 tra le superfici di montaggio 5 e 6 con ancora ulteriore precisione per tutta la deflessione dell'elemento 10 piezoelettrico 2. ;Il primo vincolo 3 comprende inoltre un elemento elastico 51 configurato per esercitare una pressione sull'elemento piezoelettrico 2 al fine di mantenere l'elemento piezoelettrico 2 a contatto con il rullino 5 durante la deformazione dell'elemento piezoelettrico 2. ;15 Il secondo vincolo 4 comprende una superficie 6 di forma sostanzialmente arcuata, disposta sotto l'elemento piezoelettrico 2. La superficie 6 è formata come parte del corpo della testina di stampa 60. ;Come descritto sopra, la superficie 6 è strutturata in modo tale che l'elemento piezoelettrico 2 si sposti intorno alla superficie 6 con minimo 20 attrito, minimizzando in tal modo l'usura. ;Il secondo vincolo 4 comprende inoltre la superficie di riscontro 6a (descritta sopra in relazione alle figure da 2 a 4), strutturata per consentire all'elemento piezoelettrico 2 di essere posizionato lungo la direzione di estensione X, e ritenuto in posizione al suo interno, per cui, l'elemento 25 piezoelettrico 2 è disposto con una delle sue estremità 9b a contatto con la superficie di riscontro 6a. ;Durante l'assemblaggio, l'elemento piezoelettrico 2 è collocato in cima al rullino 5 e alla superficie 6, e posizionato sulla stessa in modo tale che la superficie 9b si attesti contro la superficie 6a. Un’intercapedine 7 è 30 formata tra la superficie 6a e la superficie arcuata 6. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;20 ;;Definendo la lunghezza richiesta affinché l'elemento piezoelettrico 2 sia collocato tra gli elementi di supporto 5 e 6, la posizione nel punto intermedio dell'elemento piezoelettrico può essere facilmente definita affinché l’accoppiamento meccanico di un otturatore ad esso possa 5 essere ottenuto facilmente in un modo preciso per esempio usando un adesivo, semplificando in tal modo l'assemblaggio dell’attuatore 1 e della testina di stampa 60. ;Il secondo vincolo 4 della testina di stampa 60 comprende inoltre un elemento elastico 61 configurato per esercitare una forza sull'elemento 10 piezoelettrico 2 che lo mantiene a contatto con la superficie 6 durante la deflessione dell'elemento piezoelettrico 2. ;Nella presente forma di realizzazione, gli elementi elastici 51 e 61 sono formati ognuno come parte di un cuscino deformabile 63 realizzato per esempio in materiale elastomerico come NBR di durezza 60 Shore A. Il ;15 cuscino 63 è ulteriormente ritenuto in posizione da due strutture di ritenuta 65 (per esempio grani/perni in acciaio inossidabile) fissate al corpo della testina di stampa 60. I perni di ritenuta 65 sono collocati in cima alla superficie del cuscino 63 durante l'assemblaggio e si abbassano all'interno di un canale/canali 66 (per esempio un canale con foro passante) formati 20 all'interno del corpo del cuscino 63 e formati per allinearsi con i perni 65 quando il cuscino 63 viene assemblato all'interno della testina di stampa 60. Tale funzionalità assicura che gli elementi elastici 51 e 61 siano sufficientemente abbassati contro la superficie dell'elemento piezoelettrico 2, mentre i perni 65 si abbassano all'interno del canale/dei canali 66 25 consentendo in tal modo una dissipazione di energia come richiesto per esempio quando l'attuatore deflette il cuscino 63 verso l'alto verso i perni 65 tramite gli elementi elastici 51 e 61. In forme di realizzazione alternative, gli elementi elastici 51 e 61 possono essere formati come singoli elementi di cuscini. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;21 ;;Il cuscino 63 comprende inoltre almeno un ulteriore canale attraverso di esso che consente di stabilire un collegamento elettrico con almeno un elettrodo 69 dell'elemento piezoelettrico 2. ;Nella presente forma di realizzazione, l'espulsione di smalto da una 5 camera di fluido 62 è controllata per mezzo di un otturatore 14 configurato per spostarsi tra una posizione chiusa ovvero la configurazione di riposo, nella quale l'otturatore 14 si trova sufficientemente in prossimità della porzione di ugello 13 per evitare/limitare il flusso di smalto all'interno dell’ugello 15 (come mostrato in figura 2), e una posizione aperta, nella 10 configurazione deformata intermedia (figura 3) e nella prima configurazione deformata (figura 4) nella quale l'otturatore 14 viene spostato/ritratto verticalmente verso l'alto dalla porzione di ugello 13. ;L'otturatore 14 è formato da un’asta di raccordo 72 formata per esempio da polieterimmide (PEI) come Ultem 1000 e una testa di valvola 74 15 formata per esempio da titanio di grado 5, per cui l'asta di raccordo 72 è assicurata all'elemento piezoelettrico 1 usando un adesivo adatto che è chimicamente resistente allo smalto per esempio Loctite 438, e per cui l'estremità distale dell'asta di raccordo 72 è assicurata alla testa di valvola 74 per esempio usando Loctite 438. L'asta di raccordo 72 si estende 20 dall'elemento piezoelettrico 2 attraverso un diaframma flessibile 76 all'interno di una camera di fluido 62 avente un'entrata a un ugello 15 al suo interno. Si osserverà che il diaframma 76 fornisce una tenuta tra l'interno della camera di fluido 62 e l'attuatore 1. ;Lo smalto entra nella camera di fluido 62 da un collettore di fluido (non 25 mostrato) tramite un ingresso di fluido (non mostrato) ed esce dalla camera 62 in un collettore di fluido tramite un'uscita di fluido (non mostrata). Lo smalto viene mantenuto a una pressione per esempio di 0,1 bar – 10 bar, e preferibilmente, la pressione è preferibilmente tra 0,5 bar e 1,5 bar, e più preferibilmente sostanzialmente uguale a 1 bar ;30 L’ugello 15 fornisce un collegamento di fluido tra l'interno della camera di fluido 62 e l'esterno della testina di stampa 60. La testa di valvola 74 è 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;22 ;;allineata per fornire una tenuta meccanica intorno all’ugello 15 quando l'elemento piezoelettrico si trova in una posizione non deflessa, chiudendo in tal modo l’ugello 15 rispetto alla camera di fluido 62, in modo tale da impedire il flusso di fluido all'interno dell’ugello 15. ;5 Quando si stampa con smalto o ingobbio l’ugello 6 ha preferibilmente un diametro tra 100 µm e 600 µm, e sostanzialmente tra 375 µm e 425 µm, e preferibilmente il diametro è sostanzialmente 400 µm. ;Tuttavia, a seconda della specifica applicazione e/o dello smalto o ingobbio usato, il diametro può essere nell'intervallo da 80 µm a 1000 µm, 10 per assicurare che l'ugello 15 non venga ostruito dalle particelle nello smalto, anche se per applicazioni usanti soluzioni di inchiostro per esempio inchiostro a base di acetone o MEK, il diametro può essere in un intervallo inferiore per esempio nell'ordine di 10-60 µm. ;Quando l'elemento piezoelettrico 2 si deforma nella prima configurazione 15 deformata come mostrato in figura 4, la testa di valvola 74 viene spostata sostanzialmente verticalmente verso l'alto nella direzione Y dalla porzione di ugello 13, attraverso la configurazione deformata intermedia (figura 3), per cui lo spostamento della testa di valvola 74 è proporzionale al livello di spostamento dell'elemento piezoelettrico 2 nella direzione Y, per cui 20 un’intercapedine è prevista tra la testa di valvola 74 e la porzione di ugello 13, aprendo in tal modo l’ugello 15 rispetto alla camera 62, in modo tale che il fluido possa fluire dalla camera 62 all'interno dell’ugello 15. ;Quando l'elemento piezoelettrico 2 viene fatto successivamente ritornare alla sua posizione di riposo, per esempio come mostrato in figura 2, 25 l'otturatore chiude l'ingresso dell’ugello 15 rispetto alla camera 62 e determina l'espulsione di una goccia dall’ugello 15 verso un substrato sull'esterno della testina di stampa, che deve essere depositata sul substrato come pixel stampato. ;I cicli di funzionamento ripetuti/oscillazione dell'elemento piezoelettrico 2 30 tra la configurazione di riposo e la prima configurazione deformata consentono l'espulsione controllata ripetuta di gocce dall’ugello 15 e la 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;23 ;;deposizione controllata di gocce su di un substrato se è richiesta la stampa di ulteriori pixel. Se non è richiesta la stampa di un pixel, l'elemento piezoelettrico 2 viene mantenuto nella posizione di riposo. ;La figura 6 mostra in forma grafica, una forma d'onda esemplificativa di un 5 differenziale di tensione attraverso l'elemento piezoelettrico 2 che è disposto per deflettere all’applicazione del differenziale di tensione ad esso. ;Al tempo 90, il differenziale di tensione (∆V) attraverso l'elemento piezoelettrico 2 è aumentato da V0 (per esempio approssimativamente 10 0V) a V1 (per esempio approssimativamente 30V). Durante questo tempo l'elemento piezoelettrico 2 si deformerà e si sposterà/ritrarrà sostanzialmente verticalmente verso l'alto nella direzione Y per esempio (30 µm), dalla posizione di riposo come mostrato in figura 2 alla prima configurazione deformata come mostrato in figura 4, passando attraverso 15 la configurazione deformata intermedia come mostrato in figura 3, per fornire la separazione della testa di valvola 74 dalla porzione di ugello 13, in modo tale che lo smalto fluisca all'interno dell’ugello 15, per cui l'elemento piezoelettrico 2 si deforma sui vincoli 3 e 4 come descritto sopra per consentire la ridotta usura da attrito tra l'elemento piezoelettrico 20 2 e i vincoli 3 e 4, aumentando in tal modo la durata dell'attuatore 1. ;Come conseguenza del ridotto attrito tra i vincoli 3 e 4 e l'elemento piezoelettrico 2, la configurazione descritta sopra nelle figure da 2 a 5, consente inoltre una ridotta tensione di azionamento necessaria per ottenere un determinato spostamento rispetto alle testine di stampa 25 convenzionali. ;Inoltre, la fornitura degli elementi elastici 51 e 61 per premere l'elemento piezoelettrico 2 contro il rullino 5 e la superficie arcuata 6 annulla il requisito di un adesivo tra l'elemento piezoelettrico 2 e i vincoli 3 e 4, il che elimina un possibile punto di mal funzionamento rispetto alle testine di 30 stampa convenzionali per esempio a causa di un mal funzionamento della colla. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;24 ;;Durante il periodo 92, un differenziale di tensione V1 viene mantenuto attraverso l'elemento piezoelettrico 2, mantenendo in tal modo l'elemento piezoelettrico 2 nella prima configurazione deformata, per cui il tempo 92 per il quale il differenziale di tensione viene mantenuto attraverso 5 l'elemento piezoelettrico 2 è proporzionale al volume di goccia desiderato dell’inchiostro entrante nell’ugello 15, e pertanto al volume della goccia stampata. ;Al tempo 94, il differenziale di tensione attraverso l'elemento piezoelettrico 2 viene ridotto a V0 e l'elemento piezoelettrico 2 ritorna alla configurazione 10 di riposo. ;Durante il ritorno alla configurazione di riposo, la superficie di fondo della testa di valvola 74 chiude l’ugello 15 e una goccia viene espulsa dall’ugello verso un substrato durante il tempo 94. Al ritorno alla configurazione di riposo l'elemento piezoelettrico 2 deforma i vincoli 3 e 4 15 come descritto sopra per consentire l'usura ridotta tra l'elemento piezoelettrico 2 e i vincoli 3 e 4, aumentando in tal modo la durata dell'attuatore 1. ;Per la presente forma di realizzazione, la forma d'onda mostrata in figura 3 viene ripetuta a una frequenza di per esempio 1 kHz, finché è richiesta 20 l’espulsione di gocce dall’ugello ovvero finché è richiesta la stampa di pixel. La frequenza/tempo di azionamento (90, 92, 94) possono essere aumentati o diminuiti come richiesto da un utilizzatore per esempio per aumentare o diminuire il volume della goccia stampata, o per aumentare la frequenza di espulsione della goccia dalla testina di stampa 20. Quando 25 non è richiesta la stampa di un pixel, il differenziale di tensione viene mantenuto sostanzialmente a V0. ;Tale deflessione può essere ottenuta applicando un differenziale di tensione appropriato tra lo strato o gli strati dell'elemento piezoelettrico 2 ad esempio fino ad approssimativamente 600V, ma preferibilmente 30 saranno applicati differenziali di tensione fino a tra 20V e 60V tra lo strato o gli strati dell'elemento piezoelettrico, e preferibilmente fino a 30V. ;71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;25 ;;La testina di stampa 60 della presente invenzione comprende il vantaggio di essere regolabile sia meccanicamente sia elettronicamente, cosicché la testina di stampa 60 è flessibile e versatile, e adattabile a varie applicazioni desiderate, e a vari smalti ceramici per esempio smalti a base 5 di solvente e a base acquosa o ingobbio. Si comprenderà inoltre che potrà essere usata una varietà di diversi inchiostri con proprietà fluidiche diverse modificando vari parametri della testina di stampa 60 per esempio la deflessione dell'attuatore, il diametro dell’ugello, la tensione di azionamento, ecc. come richiesto. ;10 Si comprenderà che i valori usati per le forme di realizzazione di cui sopra considerano la deflessione degli elementi piezoelettrici proporzionale alle variazioni di tensione/differenziale di tensione applicati, ovvero una deflessione di approssimativamente 1 µm per un differenziale di 1V, ma, come comprenderà il tecnico del ramo, la relazione e i valori specifici usati 15 varieranno a seconda di un certo numero di fattori inclusi il materiale e la struttura cristallina/polarizzazione specifica dell'elemento piezoelettrico e la geometria del dispositivo attuatore per esempio lunghezza/larghezza/altezza degli strati piezoelettrici. Inoltre, non vi sono requisiti di linearità per la relazione tra la deflessione e il campo elettrico 20 applicato. ;Si comprenderà che qualsiasi valore di tensione/differenziale di tensione adatto potrà essere usato per fornire la separazione tra l'otturatore e la porzione di ugello come richiesto dall'utilizzatore, mentre la forma d'onda può comprendere una o più fasi. ;25 Si comprenderà che anche se nelle forme di realizzazione di cui sopra sono descritti elementi piezoelettrici, per cui gli elementi sono ritenuti/fissi verso entrambe le estremità per consentire agli elementi di deflettere in una direzione concava e/o convessa rispetto al piano di riferimento A, per esempio disposti come bimorfi, in alternativa gli elementi possono essere 30 fissi in corrispondenza di un'estremità in modo da fungere da elemento a 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) ;;;26 ;;sbalzo disposto su un singolo vincolo, avendo un gruppo otturatore ad essi fissato per controllare l’espulsione di gocce. ;Si osserverà inoltre che l'uso di attuatori diversi da attuatori piezoelettrici potrà essere inoltre previsto per fornire la stessa funzionalità di 5 azionamento per determinare l'espulsione di gocce, ad esempio attuatori elettrostatici, attuatori magnetici, attuatori elettrostrittivi, elementi termici uni/bimorfi, solenoidi, leghe a memoria di forma ecc. potranno essere facilmente usati per fornire la funzionalità descritta sopra ottenendo la funzionalità desiderabile come sarà evidente al tecnico del ramo alla 10 lettura della descrizione di cui sopra. ;Tutti i vantaggi offerti dall'attuatore piezoelettrico secondo la presente invenzione si riflettono positivamente anche sulla testina di stampa che usa l'attuatore stesso per controllare il proprio otturatore. Il preciso posizionamento dell'elemento piezoelettrico e la riduzione dell'usura ;15 consentono inoltre il preciso posizionamento e funzionamento dell'otturatore. Ciò consente di ottenere il controllo preciso ed affidabile dell'emissione di fluido attraverso l’ugello della testina di stampa, che si traduce in capacità di stampa precise e ben definite, migliorando al contempo la durata della testina di stampa. ;20 Si osserverà inoltre che una testina di stampa può comprendere una pluralità di camere di fluido ognuna avendo uno o più ugelli oppure una testina di stampa può comprendere una singola camera di fluido avente una pluralità di ugelli, per cui gli ugelli possono essere aperti/chiusi da otturatori indirizzabili singolarmente. In alternativa, una testina di stampa 25 può avere un singolo ugello fornito al suo interno. ;;IL MANDATARIO ;Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) *

Claims (1)

1. 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) 1 RIVENDICAZIONI 1. Attuatore (1) comprendente: un elemento attuatore (2); un primo vincolo (3) e un secondo vincolo (4), configurati per consentire all'elemento attuatore (2) di essere collocato su un piano di riferimento (P); 5 caratterizzato dal fatto che il primo vincolo (3) è operabile per consentire all'elemento attuatore (2) di spostarsi in una direzione (X) sostanzialmente parallela al piano di riferimento (P) e per consentire a una porzione di una prima estremità dell'elemento attuatore (2) di ruotare intorno a un primo asse di rotazione 10 (T) sostanzialmente perpendicolare a (X). 2. Attuatore secondo la rivendicazione 1, in cui il secondo vincolo (4), è configurato per consentire a una porzione di una seconda estremità dell'elemento attuatore (2) di ruotare intorno a un secondo asse di rotazione (R) perpendicolare a (X) e parallelo al primo asse di rotazione 15 (T). 3. Attuatore secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui l'elemento attuatore è un elemento attuatore piezoelettrico (2). 4. Attuatore (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il primo vincolo (3) comprende un rullino (5) avente un asse centrale, 20 operabile per ruotare intorno al primo asse di rotazione (T). 5. Attuatore (1) secondo la rivendicazione 4, in cui l'asse centrale del rullino è collocato al di sotto del piano (P). 6. Attuatore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 o 5, in cui il rullino (5) è configurato per rotolare in una direzione parallela a (X). 25 7. Attuatore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui il rullino (5) è collocabile in una scanalatura (49) che si estende lungo una direzione parallela al primo asse di rotazione (T) detta scanalatura (49) essendo allungata in una direzione perpendicolare a (X). 8. Attuatore (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il 30 primo vincolo comprende un elemento elastico configurato per esercitare una forza sull'elemento attuatore (2) che lo preme a contatto con il rullino 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) 2 (5). 9. Attuatore (1) secondo la rivendicazione 8, in cui detto elemento elastico è realizzato almeno parzialmente con un materiale elastomerico. 10. Attuatore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 9, in cui 5 il secondo vincolo (4) comprende una superficie di forma sostanzialmente arcuata (6), disposta per mantenere l'elemento attuatore sul piano (P) e strutturata per consentire all'elemento attuatore (2) di ruotare intorno al secondo asse di rotazione (R). 11. Attuatore (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il 10 secondo vincolo (4) comprende un elemento elastico configurato per esercitare una forza sull'elemento attuatore (2) che lo preme a contatto di detta superficie di forma sostanzialmente arcuata (6). 12. Attuatore (1) secondo la rivendicazione 11, in cui detto elemento elastico è realizzato almeno parzialmente in un materiale elastomerico. 15 13. Attuatore (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il secondo vincolo (4) comprende una superficie di riscontro (6a), operabile per consentire all'elemento attuatore di essere posizionato lungo (X): 14. Attuatore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 13, in cui detto secondo vincolo (4) comprende un’intercapedine (7) configurata 20 per alloggiare al suo interno almeno una porzione di estremità della prima o seconda estremità di detto elemento attuatore (2) durante detta sua rotazione intorno al secondo asse di rotazione (R). 15. Attuatore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 14, in cui detto elemento attuatore (2) è operabile per rotolare senza strisciare 25 su detto almeno un rullino (5) di detto primo vincolo (3) e per rotolare senza strisciare su detta superficie di forma sostanzialmente arcuata (6) di detto secondo vincolo (4). 16. Attuatore (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui l'elemento attuatore (2) ha una struttura allungata. 30 17. Testina di stampa avente almeno un attuatore (1) come rivendicato in una qualsiasi rivendicazione precedente. 71.I0545.12.IT.8 Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B) 3 18. Stampante avente almeno un attuatore (1) come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 16. 19. Stampante avente almeno una testina di stampa come rivendicato nella rivendicazione 17. 5 20. Metodo di stampa a getto di inchiostro su di un substrato, il metodo comprendendo l'uso della stampante della rivendicazione 18 o 19 per depositare un fluido sul substrato. 21. Metodo di stampa a getto di inchiostro secondo la rivendicazione 20, in cui il fluido è smalto. 10 22. Metodo di stampa a getto di inchiostro secondo la rivendicazione 20, in cui il fluido è ingobbio. IL MANDATARIO Ing. Giovanni CASADEI (Albo iscr. n.1195 B)