An apparatus for and method of operating a thermal actuator for a
micromechanical device, especially a liquid drop emitter such as an ink
jet printhead, is disclosed. The disclosed thermal actuator comprises a
base element and a cantilevered element including a thermo-mechanical
bender portion extending from the base element to a free end tip. The
thermo-mechanical bender portion includes a barrier layer constructed of a
dielectric material having low thermal conductivity, a first deflector
layer constructed of a first electrically resistive material having a
large coefficient of thermal expansion, and a second deflector layer
constructed of a second electrically resistive material having a large
coefficient of thermal expansion wherein the barrier layer is bonded
between the first and second deflector layers. The thermo-mechanical
bender portion further has a base end and base end width, w.sub.b,
adjacent the base element, and a free end and free end width, w.sub.f,
adjacent the free end tip, wherein the base end width is substantially
greater than the free end width. A first heater resistor is formed in the
first deflector layer and adapted to apply heat energy having a first
spatial thermal pattern which results in a first deflector layer base end
temperature increase, .DELTA.T.sub.1b, that is greater than a first
deflector layer free end temperature increase, .DELTA.T.sub.1f. A second
heater resistor is formed in the second deflector layer and adapted to
apply heat energy having a second spatial thermal pattern which results in
a second deflector layer base end temperature increase, .DELTA.T.sub.2b
that is greater than a second deflector layer free end temperature
increase, .DELTA.T.sub.2f. Application of an electrical pulse to either
the first or second heater resistors causes deflection of the cantilevered
element, followed by restoration of the cantilevered element to an initial
position as heat diffuses through the barrier layer and the cantilevered
element reaches a uniform temperature. For liquid drop emitter
embodiments, the thermal actuator resides in a liquid-filled chamber that
includes a nozzle for ejecting liquid. Application of electrical pulses to
the heater resistors is used to adjust the characteristics of liquid drop
emission. The barrier layer exhibits a heat transfer time constant
.tau..sub.B. The thermal actuator is activated by a heat pulses of
duration .tau..sub.P wherein .tau..sub.P <1/2.tau..sub.B.
Un materiale per e un metodo di fare funzionare un azionatore termico per un dispositivo micromechanical, particolarmente un emettitore liquido di goccia quale un printhead del getto di inchiostro, è rilevato. L'azionatore termico rilevato contiene un elemento basso e un elemento cantilevered compreso una parte termomeccanica della piegatrice che si estende dall'elemento basso fino una punta libera di conclusione. La parte termomeccanica della piegatrice include uno strato di sbarramento costruito con materiale dielettrico che ha conducibilità termica bassa, un primo strato del deflettore costruito elettricamente con primo materiale resistente che ha un grande coefficente di espansione termica e un secondo strato del deflettore costruito elettricamente con materiale resistente di secondo che ha un grande coefficente di espansione termica in cui lo strato di sbarramento è legato fra i primi e secondi strati del deflettore. La parte termomeccanica della piegatrice ulteriore ha una larghezza bassa di conclusione della base e di conclusione, w.sub.b, adiacenti l'elemento basso e una larghezza libera libera e dell'estremità di conclusione, w.sub.f, adiacente la punta libera di conclusione, in cui la larghezza bassa di conclusione è sostanzialmente più grande della larghezza libera di conclusione. Un primo resistore del riscaldatore è formato nel primo strato del deflettore ed è adattato per applicare l'energia termica che ha un primo modello termico spaziale che risultati in un primo aumento di temperatura di conclusione della base di strato del deflettore, DELTA.T.sub.1b, che è più grande di un aumento libero di temperatura di conclusione di primo strato del deflettore, DELTA.T.sub.1f. Un secondo resistore del riscaldatore è formato nel secondo strato del deflettore ed è adattato per applicare l'energia termica che ha un secondo modello termico spaziale che risultati in un secondo aumento di temperatura di conclusione della base di strato del deflettore, DELTA.T.sub.2b Che è più grande di un aumento libero di temperatura di conclusione di secondo strato del deflettore, DELTA.T.sub.2f. L'applicazione di un impulso elettrico ai primi o secondi resistori del riscaldatore causa la deviazione dell'elemento cantilevered, seguita da ripristino dell'elemento cantilevered ad una posizione iniziale mentre il calore si diffonde con lo strato di sbarramento e l'elemento cantilevered raggiunge una temperatura dell'uniforme. Per gli incorporamenti liquidi dell'emettitore di goccia, l'azionatore termico risiede in un alloggiamento liquido-riempito che include un ugello per espellere il liquido. L'applicazione degli impulsi elettrici ai resistori del riscaldatore è usata per registrare le caratteristiche dell'emissione liquida di goccia. Lo strato di sbarramento esibisce un tau..sub.B di costante di tempo di scambio di calore. L'azionatore termico è attivato dagli impulsi di calore del tau..sub.P di durata in cui tau..sub.P
