CN1448268A

CN1448268A - 喷墨记录头及非线性电气元件

Info

Publication number: CN1448268A
Application number: CN03108272.6A
Authority: CN
Inventors: 杉岡秀行
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: US20030197761A1; JP2003291348A; JP3862587B2; US6736490B2; CN1229227C

Abstract

本发明的喷墨记录头及非线性电气元件具有以下特征：在经过开口、形成有作为贯通孔的油墨供给口(8)的底板(6)上面，形成蓄热层(4)，再在其上面经过层压成型，形成作为金属电极(2、3)的两个金属层，以及配置在其间的PTC热敏电阻层(1)和电壁垒层(104)。PTC热敏电阻层(1)是由具有当超越规定温度Tc时电阻R急剧增加的正电阻温度系数的PTC热敏电阻构成的。通过这样的结构，来抑制发热装置的不必要发热，防止发热装置产生过剩的高温。温度Tc是略高于液体发泡温度Tc的温度，特别理想的是在250～490℃之间调整。

Description

喷墨记录头及非线性电气元件

技术领域

本发明涉及应用于喷墨打印机、特别是利用发泡现象的喷泡打印机中的喷墨记录头及非线性电气元件。

背景技术

关于非线性电流电压元件技术，对于在某一温度(居里温度)下电阻值反常上升的非线性特性PTC热敏电阻，在过去提出的各种各样的制品中就有应用。例如，在特开平5-47457号公报中就提出过具有正温度系数(PTC)特性的有机平面状发热体的提案。另外，在特开平5-258840号公报中，提出过将多个PTC元件并联的PTC发热装置的提案。另外，在特开平4-97927号公报中发表过利用PTC热敏电阻发热体，将油墨温度保持在所需的温度范围的喷墨装置。

另外，关于非线性电流电压元件技术，对于具有在某一电压以下几乎没有电流流过、但在某一电压以上就有电流流过的电流电压特性(即MIM型电流电压特性)的MIM元件的泡喷记录头的应用，在例如，特开2001-71499号公报，特开2002-046274号公报，特开2002-046275号公报，特开2002--067325号公报，特开2002-067326号公报中都有过提案。

图7是MIM型电气特性的概念图。图中，即使施加极性未定的非选择电压、也不会使非线性元件发热的非线性元件的电流电压特性最好是：不论是在正电压端或者负电压端施加绝对值小的电压，都只有足够小的电流流过的电流电压特性。因此，特别是非线性元件的电流电压特性，如图7所示，在施加会出现预期的发泡现象的电压时，使流过的电流相当于绝对值为I₀的电流的施加电压+V₁与-V₂之间的绝对值的比(V₁/V₂)为0.5～2的值、而且，在施加+V₁/2、-V₂/2的电压时，流过的电流的绝对值最好是在I₀/10以下。

另一方面，涉及到喷墨记录头的技术，对于适用于喷泡记录方式的记录头，一般备有喷射液体用的微细喷孔、将液体导入喷孔的流路、和在一部分流路上设置的发热装置。作为喷泡记录方式，是通过利用加热装置使流路内的液体形成局部高温，而使液体发泡，产生气泡，利用发泡时产生的高压，将液体通过微细的喷孔挤出，使被挤出的液体付着在记录纸等上面的。

为了采用这种记录技术使记录的图象高精彩化，就需要从高密度配置的喷孔喷出微小液滴的技术。为此，将形成微细的流路和微细的加热装置作为基本重点。因此，提出了在喷泡记录方式中通过灵活运用单纯的结构、改进摄影刻印工程技术，构成高密度配置有喷孔、流路和发热体的记录头的方法的提案(例如，参照特开平08-15629号公报)。另外，为了调整能够喷出微小液滴的喷出量，提出了采用中心的发热量比周边大的发热体的提案(参照特开昭62-201254号公报)。

作为加热装置，通常采用由厚度为0.05μm左右的氮化钛薄膜制成的电阻发热体。利用对其通电时的焦耳热使液体发泡。为了使电阻发热体的表面不受气蚀的损伤，通常在约为0.8μm左右的SiN一类的绝缘层之间配置厚度约为2μm左右的Ta一类的金属制的耐磨层。

在上述这样的喷泡记录方式的记录头中，油墨发泡用的电阻发热体自身的成品电阻或连接的配线的电阻在某种左右上都会产生离散。因此，即使在一定条件下施加电压，由于因电阻而使电压下降产生离散，使得由电阻发热体构成的加热器的发热量产生离散。所以，由于要回避因为受到这样的加热量的离散而对图象品位造成影响等方面的理由，作为对于驱动由多个加热器构成的加热器阵列的驱动电压，对于每个电阻发热体的电压值通常要按照高于为使面对液体的整体面保持稳定发泡的必要电压值，特别要按照必要电压值的1.2倍来设定电压值。

然而，当设定了如上所述的高驱动电压值的情况，由于在平均的加热器上施加了比全面发泡所必要的电压过剩的电压，就存在理论上会在发泡后继续进行不必要的加热的问题。

具体地说，例如，以1μs的脉冲驱动加热器的情况下，典型地是在6μs左右发泡，在发泡以后仍然对加热器进行不必要的加热(过剩加热)，与300℃左右的发泡温度相比，加热器表面，在典型条件下会达到600～700℃左右的高温，根据条件的不同，还会有更高高温的问题。

为了对该问题作更详细叙述，通过对上述的过剩加热在理论上继续进行讨论，还有发生以下问题的忧虑：

①由于发泡后供给无效能量，从有效利用能量的角度看是不理想的。

②出于加热器温度的过度高温化的原理方面的原因，必须将加热器材料的耐热性设计成高于必要的以上。另外，根据情况，会成为热破坏的原因。还有，由于反复进行急剧的温度变化，还会有产生耐久性恶化的忧虑。

因此，如果实现能够抑制发泡后的过剩发热的喷泡用的加热器，就有可能提供从节能、提高耐久性、防止热破坏的观点看是理想的喷泡用的喷头。

另一方面，现有的多数喷头都是以将发热元件和二极管或逻辑电路部件经过半导体加工程序(离子注入法等)在硅胶底板上同时进行成型制作为前提的。因此，由于使用喷嘴数较少的喷头，能够使结构紧凑，所以具有能够利用单一工程制作的优点。然而，例如，当使用具有与纸张整幅宽度等长的全长多喷头时，如果要整体制作，就要有约305mm的长度，由于难以使用普通的硅芯片，就有成为高成本制法的问题。

正因如此，如果采用不依赖离子注入法等现有的半导体加工程序的MIM元件就能够驱动喷泡用的发热元件矩阵，则有可能提供低成本的长尺寸的喷墨头。

另外，在喷泡用的记录头中，加热器部件的电阻发热体必须要向串联在MIM元件上的电阻元件和MIM元件自身供给大约0.1GW/m²以上的电力密度。由于电流大，MIM元件自身有遭受破坏的忧虑。但对于这样的MIM元件本身方面的损失，由于在液晶显示等现有的MIM元件的应用制品中的MIM元件都非常小，所以迄今为止未出现问题。这就是说，要考虑使用电功率大的喷泡用MIM元件的特有的问题。

特别是在现有的MIM元件中，在电极间的距离有离散现象的情况下，电流集中在电极间隔狭窄的部分，会有难于均匀发热的忧虑。

图8中所示，是在采用MIM元件时，电极间隔等在表面内有离散存在时温度分布随时间变化的一个例子。首先，由于电流向电极间隔狭窄的部分集中，产生不均匀的初始温度分布。接着，由于隧道电流的电阻值的NTC(正温度系数)特性方面的原因，使高温部分的电阻值降低，则高温部分的高温状态变得更高，有达到破坏的忧虑。再者，根据已知，MIM元件在绝缘体中的电传导机制，有保罗-弗兰格尔(Paul-Frenkel)型传导那样的在绝缘体中重复多次隧道效应的跳跃型电传导、和富勒-诺尔德哈姆(Fowler-Nordheim)型那样的比较简单的隧道传导。

另外，在MIM元件中，由于隧道电流造成的MIM元件的电阻值的NTC(负温度系数)特性的原因，产生上述电流集中的情况下，由于电流集中部分的电阻更加降低，使温度更进一步上升，使元件本身有遭受破坏的忧虑。

发明内容

所以，鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种针对无用温度的上升具有自动保护元件的功能的、具有MIM型电气特性的非线性电气元件。

另外，本发明的另一个目的是提供能够提供节省能源、而且耐久性高、价钱便宜的、大尺寸喷头的喷墨记录头。

为了达到上述目的，本发明的喷墨记录头的特征在于：在通过发热装置使液体发泡、喷射液体的喷墨记录头中，上述的发热装置具有：一对电极，具有当温度上升到高于规定温度时、电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻层，在施加高于规定电压的电压时、有电流流过的绝缘层；上述的一对电极夹持上述具有正电阻系数的电阻层和上述绝缘层而形成的层压体。

另外，本发明的喷墨记录头的绝缘层的厚度可以是在4nm以上、40nm以下。

另外，使本发明的喷墨记录头的具有正电阻温度系数的电阻层的电阻值急剧上升的温度可以是在液体发泡温度的附近，也可以是在250℃以上、490℃以下。

除此以外，本发明的喷墨记录头的发热装置实质上可以是由MIM元件和PTC热敏电阻串联成的电路；绝缘层可以是在施加比规定电压低的电压时没有电流流过、但是当施加比规定电压高的电压时则有电流流过；电阻层可以是在液体发泡后电流立即被切断。

另外，本发明的喷墨记录头具有：一对电极，具有当温度上升到高于规定温度时、电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻层，在施加高于规定电压的电压时、有电流流过的绝缘层，和由接触孔形成的部件；可以是通过接触孔，上述的一对电极夹持具有正电阻系数的电阻层和绝缘层。

本发明的非线性电气元件的特征在于：在具有非线性电阻特性的非线性电气元件中备有：一对电极，具有当温度上升到高于规定温度时电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻层，当施加比规定电压高的电压时有电流流过的绝缘层；上述一对电极挟持具有上述正电阻温度系数的电阻层和上述绝缘层。

另外，本发明的非线性电气元件的厚度可以是在4nm以上、40nm以下。实质上可以是由MIM元件和PTC热敏电阻的串联电路构成的层压结构体。

另外，本发明的非线性电气元件，可以是具有：一对电极，被夹持在上述一对电极之间、具有当温度上升到高于规定温度时电阻值急剧上升的正电阻系数的电阻发热体，为了将上述一对电极中的一个电极与上述发热电阻体电气连接而形成接触孔的、覆盖发热电阻体的电绝缘体，和覆盖另一个电极的绝缘层。

上述的本发明的喷墨记录头具有：一对电极，具有当温度上升到高于规定温度时、电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻层，和在施加高于规定电压的电压时、有电流流过的绝缘层；以由一对电极夹持具有正电阻系数的电阻层和绝缘层而形成的层压体作为发热装置。即本发明的喷墨记录头的发热装置实质上是由MIM元件和PTC热敏电阻的串联电路构成的；施加电压时，施加低于规定电压的电压时没有电流流过；施加高于规定电压的电压时有电流流过；而且在液体发泡后电流能够自动切断。图9表示的是，将本发明的喷墨记录头的发热装置作为MIM元件101和PTC热敏电阻100的等价电路的电路图。

另外，如图10所示的矩阵电路，是由MIM元件101和PTC热敏电阻100构成的串联电路，这就是说，由于发热装置是被配置在由X1、X2…的列向配线和Y1、Y2…的行向配线构成的矩阵配线的各交点上的，则在一对电极之间施加某一电压以上的电压时，会有电流流过而发热，液体受发热装置加热而发泡，发泡之后，在施加电压的状态下，受PTC热敏电阻的作用，使电流自动切断。另外，当在一对电极之间施加某一电压以下的电压的情况下，没有电流流过，不产生发热，从而能够形成以喷泡方式喷墨的记录头的能够矩阵驱动的矩阵驱动电路结构。这就是说，本发明的喷墨记录头为了在发泡后在施加电压的状态下自动切断电流，防止过剩发热，在抑制多余能量的消耗的同时，也防止了发热装置的损坏，提高了发热装置的耐久性。

另外，通过将呈现MIM型电流电压特性的非线性元件，如上所述配置在矩阵电极的交点上，利用矩阵驱动时的偏压，能够抑制在非选择点上的无用发热，使加热器的矩阵驱动成为可能。另外，采用矩阵驱动，使驱动器和加热器容易分离，也有可能取得使用便宜的非Si底板进行大量生产的效果。

另外，上述本发明的非线性电气元件，由于具有：具有温度上升到高于规定温度时电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻发热体，和覆盖在发热电阻体上的电绝缘层，所以在保持作为MIM元件的特性的同时，即使由于电流集中产生元件温度的局部上升，由于电阻层中的比电阻急剧上升，而能够抑制流向电流集中部分的电流，使MIM型电流电压特性处于激活状态，能够稳定处理异常大的大电流。

另外，由于绝缘层的厚度在4nm以上、40nm以下，能够对以喷墨方式喷射液体的单元的矩阵驱动赋予理想的MIM型电气特性。

根据已知，MIM元件在绝缘体中的电传导机制，有保罗-弗兰格尔(Paul-Frenkel)型传导那样的在绝缘体中反复多次进行隧道效应的跳跃型电传导、和富勒-诺尔德哈姆(Fowler-Nordheim)型那样的比较简单的隧道传导。

采用这样的隧道型的电流流动，为了使电流流向所连接的元件，必须要使电极之间的距离极为狭窄。使电流流向MIM元件的绝缘体的极限膜厚或者极限电极间隔与绝缘材料和电极材料的种类或者传导机制虽然有很大的依存关系，但是为了使作为MIM元件使用的有效电流流动，电极间隔最好是例如在100nm以下。再者，为了使喷墨记录头的驱动在低压下获得必要的大电流，理想的是将电极间隔取在40nm以下。另外，由于电极间隔过于狭窄，会使电极的金属表面的离子产生场致发射，所以电极间隔最好是在1nm以上。再者，为了得到生成稳定的隧道传导的隧道偶合，电极间隔最好是取在4nm以上。这就是说，特别是将电极间隔取在1nm以上、100nm以下则更好。使用4nm以上、40nm以下的非线性元件作为MIM元件是理想的。

另外，由于使上述具有正电阻温度系数的电阻层的电阻值急剧上升的温度是在上述液体的发泡温度附近，所以发泡后就会迅速自动切断电流。另外，考虑到一般的油墨发泡温度和与油墨接触的发热体的表面温度通常具有低于发热体内部温度的倾向，所以理想的是将这样的温度取在250℃以上、490℃以下。

如上所见，通过本发明，能够提供、针对无效的温度上升、具有自动保护元件功能的MIM型电气特性的非线性元件，同时还能够提供节能的、耐久性能高的、价格便宜的、长尺寸的喷墨记录头。

附图说明

图1是本发明的第1实施例的喷墨记录头的模型截面图。

图2是图1的喷墨记录头的加热部件的平面图。

图3是表示图1的喷墨记录头所用的电阻发热体的电阻值和温度的依存关系的曲线图。

图4是在使用图1的喷墨记录头的液体发泡步骤中电阻发热体的电阻、电力消耗和加热表面温度随时间变化的曲线图。

图5是表示在本发明的第1实施例的非线性电流电压元件中的面内温度分布变化的概念图。

图6是本发明的第2实施例的喷墨记录头的模型截面图。

图7是MIM型电气特性的概念图。

图8是表示现有MIM元件的面内温度分布变化的概念图。

图9是表示将本发明的喷墨记录头的加热装置作为MIM元件和PTC的等价电路的电路图。

图10是将MIM元件和PTC热敏电阻的串联电路配置在矩阵电路交点上的矩阵电路图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施例。

(第1实施例)

图1、2是第1实施例的喷墨记录头的模型图。图1是截面图，图2是平面图。图1、2所表示的是一个发泡用的加热部分。喷墨记录头的整体可以是由图1、2中所示的多个发泡加热部件配置构成的。

该喷墨记录头具有用作为油墨供给口8的贯通孔进行开口了的底板6。在底板6的上面形成蓄热层4，在该层上面另外还有构成金属电极用的两个金属层，在两者之间配置了PTC热敏电阻层1和经过层压形成的电壁垒层104。在图2的示例中，两个金属电极2、3形成互相交叉的带条状平面形状，PTC热敏电阻层1和用电绝缘膜构成的电壁垒层104被配置在两块金属电极2、3的交叉位置上。这就是说，在底板6上按照金属电极3、PTC热敏电阻层1、电壁垒层104、和金属电极2的顺序，经过层压形成发泡用的加热器。

除此以外，在底板6上配置了形成流路9和喷孔5的喷嘴成型构件7。喷孔5在面对发泡加热器的位置上开口。另外，在图1、2中虽然未作详细图示，但是油墨流路9是由从油墨供给口8起到发泡加热器上方、分别贯通到多个发泡加热器上方的多个油墨流路9形成的。

在该喷墨记录头中，通过利用驱动用电压施加源10向两个金属电极2、3之间施加电压，使电流流过由PTC热敏电阻层1、金属电极2、3和电壁垒层104构成的非线性电流电压元件，产生焦耳热。通过该焦耳热，充填在流路9内的液体(油墨)经过发泡，产生气泡11，受到发泡时的压力的作用，通过喷孔5喷出喷射液滴12。

驱动用电压施加源10通常设在喷墨记录装置的本体内。在规定的时间向多个发泡用加热器选择施加电压。在图1、2中，省略了对这些结构的图示，仅模式表示了驱动用电压施加源10。另外，油墨供给口8被连接在图中未示出的油墨供给源上。在喷出喷射液滴12之后，伴随着气泡消失，液体从油墨供给源通过油墨供给口8被导入流路9内充填。

在本实施例中，在以例如有结晶轴(111)、厚0.625mm的Si底板作为底板1的情况下，可以采用Si的异向性蚀刻法形成油墨供给口8。另外，可以用例如厚0.2μm的白金薄膜作为电极2、3。蓄热层4可以使用厚2.75μm的Si的热氧化膜。另外，喷嘴成型材料7可以用例如树脂制成。油墨供给口8可以采用Si的异向性蚀刻法形成。

在本实施例的喷墨记录头中，是用PTC热敏电阻发热体作为PTC热敏电阻层1的。PTC热敏电阻发热体是具有当该温度高于规定温度(居里点)时电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻发热体。

图3是表示在本实施例中适宜于作为PTC热敏电阻层1的PTC热敏电阻发热体的电阻值(R)-温度特性模型曲线图。在同图中，Tb表示发泡温度。即，在该例中，液体是用大约在300℃发泡的油墨。另一方面，Tc表示PTC热敏电阻发热体的居里点。用作PTC热敏电阻层1的PTC热敏电阻发热体的居里点，以稍高于发泡温度Tb的温度为宜。图3所示的例子中，约为350℃。由图可见，虽然可以将居里点根据发泡温度作相应的适宜设定，但鉴于一般油墨的发泡温度，被用作喷墨记录头的发泡用加热器的PTC热敏电阻的居里点，以250～490℃为宜。

这样的PTC热敏电阻层1，例如，可以使用在钛酸钡中掺杂铅的(Ba_0.5Pb_0.5)TiO₃的、厚0.4μm的薄膜构成。在此情况下，该PTC热敏电阻发热体在室温下的比电阻约为10Ω·cm，居里点约为350℃，在400℃下的比电阻约为1000Ω·cm。采用该PTC热敏电阻作为PTC热敏电阻层1，构成发泡用加热器。在作为加热器的有效尺寸为20μm×20μm的情况下，该发泡用加热器在常温下的元件电阻约为100Ω，400℃下的元件电阻约为10kΩ。在该发泡用加热器上施加例如脉冲宽度约为0.1μs，脉冲高度约为10V的电压，在低于居里点的低温状态下，有0.05A的电流流过。受到由此而产生的焦耳热的作用，液体被加热发泡，能够以大约15m/s的速度喷出喷射液滴12。

另外，作为电壁垒层的绝缘薄膜层，使用例如，SiN薄膜、SiO₂薄膜、金属阳极氧化膜，虽然是以在1nm以上、100nm以下的为宜，但是在4nm以上、40nm以下则更好。

其次，关于该喷墨记录头的液体发泡步骤，参照图4进行说明。图4所示，从上到下，分别是表示PTC热敏电阻层1的电阻值R、电力消耗、发泡用加热器的表面温度的、在同一期间随时间变化的3个曲线图。在图4的电力消耗、加热器表面温度的曲线中，虚线表示使用在使用温度范围内温度虽然变化、但电阻值却几乎没有变化的、一般的电阻发热体的情况下的变化。

按照以前所述的现有技术，在喷墨记录头中，构成发泡用加热器的电阻发热体在成品电阻和布线电阻多少有些离散现象，为了充分保证液体在稳定发泡的情况下喷射液体，一般将加热器的驱动电压设定为高于能够使电阻的离散不产生过大的影响的，使加热器均衡地产生全面发泡的电压。在本实施例中也和这样的情况相同，具体的说，以全面发泡所必要的电压的大约1.2倍的电压作为驱动电压。因此，图4中所示的曲线表示的是使电阻离散影响不会过大的、平均的电阻发热体的变化。

在开始施加脉冲电压时，加热器的表面温度最初向液体的发泡温度的方向上升，使液体开始发泡。在此过程中，由于液体相态变化使加热器的热能被消耗，直到发泡完毕，也就是在达到全面发泡之前，加热器的表面温度是朝向保持恒定不变的发泡温度的方向推移的。在按照规定的脉冲宽度施加上述那样高的电压的情况，加热器表面的液体，从开始施加电压脉冲之时起，到经过一定时间之后的时刻为止，在施加电压脉冲终了之前全面发泡。在本实施例中，以发生全面发泡所必要的电压的1.2倍的电压作为驱动电压。这就是说，由于要多投入40％左右的能源，当规定的脉冲宽度是例如1μs的60％左右，就是要用0.6μs左右使液体全面发泡。

全面发泡后，在采用温度即使变化而电阻值却几乎不变的一般电阻发热体的情况下，加热器表面温度如虚线所示从发泡温度开始进一步地上升。具体地说，例如，按照300℃左右的发泡温度计算，加热器表面温度典型地会达到600℃～700℃左右的高温。此时，就要消耗不必要的加热(过剩加热)。也就是说，如上所述，当采用高到1.2倍左右的电压作为驱动电压的情况，从理论上讲要消耗40％左右的无效能源。

另一方面，在本实施例的结构中，采用居里点略高于发泡温度的PTC热敏电阻发热体作为PTC热敏电阻层1。在这样的情况下，发泡完毕后，当PTC热敏电阻层1的温度继续上升时，PTC热敏电阻层1的电阻R急剧增大，通常达到比常温时的电阻R1大10倍以上的R2，在PTC热敏电阻层1中变得几乎没有电流流过。所以，当采用本实施例时，加热器的表面温度在发泡完毕后几乎没有上升。具体地说，在本实施例中，随着加热器表面温度接近于350℃左右的居里点，发泡用加热器的元件电阻从常温时的电阻100Ω急剧升高到400℃时的10kΩ。由此，相对于使用一般的电阻发热器的情况下，加热器表面温度会达到600～700℃左右的高温，而当使用本实施例时，加热器表面温度大致保持在300℃左右，能够将温度大大压低。

另外，发泡结束后，由于几乎没有电流流过，即使再继续施加电压，也几乎不再消耗电力。这就是在图4的电力消耗曲线中用斜线标出的部分。在本实施例的示例中，能够节约大约40％的电力。

另外，图5是表示对在一对电极2、3之间夹持有PTC热敏电阻1和电壁垒层104的非线性电流电压元件施加电压时、有大电流流过的情况下，在元件面内的温度分布随时间变化的概念图。

如图所示，在本实施例的非线性电流电压元件中，例如，由于遭受级差等的影响，发生电流集中，在面内的初期温度分布即使会发生温度高的部分与低的部分混合存在，但是，由于受到在某一温度下电阻值急剧上升的PTC热敏电阻层1的作用，温度高的部分的电阻值和发热会受到抑制，使面内的温度分布均匀化，很快就会有在温度大致恒定的状态下能够全面均匀发热的效果。特别是通过采用具有在油墨滴发泡温度附近电阻值急剧上升的正电值温度系数的PTC热敏电阻，能够提供在喷墨油墨的发泡温度附近的温度下全面均匀发热的发热体。

如以上说明可见，如果采用本实施例，发泡用加热器实质上是由电极2、3和电壁垒层104构成的MIM元件，与PTC热敏电阻层1之间的串联电路(参照图9)形成的。在施加电压时，如果施加的电压低于规定的电压则没有电流流过，施加的电压高于规定电压时有电流流过，而且，液体发泡后是能够自动切断电流的，能够抑制发泡用发热器发泡后的不必要的发热。由此可见，能够防止发泡用加热器产生必要温度以上的高温，能够提高加热器的耐久性。另外，发泡后，PTC热敏电阻层1实质上能够不消耗电力，能够达到节能化的目的。

本实施例中的PTC热敏电阻层1的结构不受示例的制约。这就是说，一般通过使用具有当温度高于规定温度时电阻值急剧上升的正电阻温度系数的PTC热敏电阻的，都能够获得本实施例的所述效果。

(第2实施例)

图6是本发明的第2实施例的喷墨记录头的模型截面图。图6所示是一个发泡用加热器部分，喷墨记录头的全体可以如图5所示由多个发泡用加热器部件配置构成。在同图中，凡是和第1实施例同样的部分都附有同样的符号，说明从略。

在本实施例的喷墨记录头中，下侧电极3在与蓄热层4之间经由密接层51被层压。下侧电极3b和在其上面层压成型的PTC热敏电阻层1的上方形成绝缘体层52。在该绝缘体52的层中，形成使PTC热敏电阻上表面部分外露的接触孔53，在该接触孔53以外的区域PTC热敏电阻层1全被覆盖。因此，在该绝缘体52上层压形成了电壁垒层104b，再在该层的上面层压形成上侧电极2b。这就是说，本实施例的喷墨记录头的电极2b、3b是在接触孔53内夹持电壁垒层104b和PTC热敏电阻层1构成的。

绝缘体52的层是例如厚1μm的SiN薄膜；电极2b、3b是厚0.2μm的铂电极；密接层51是厚0.05μm的Ti密接层。另外，PTC热敏电阻层1可以使用和第1实施例同样的结构。因此，和第1实施例的情况相同，能够防止加热器的温度形成过剩的高温，能够减低电力消耗。

采用本实施例，PTC热敏电阻层1被绝缘体52覆盖，另外，绝缘体52在接触孔中露出的部分被电极2b覆盖，不会接触液体。所以，在上述示例中，电极2b是用化学稳定的材料铂制成的。能够防止发泡加热器的化学损伤，提高发泡用加热器的耐久性。

按以上说明可见，本实施例的喷墨记录头和第1实施例相同、是由电极2b、3b和电壁垒层104b构成的MIM元件与PTC热敏电阻层1的串联电路(参阅图9)构成的。当施加的电压低于规定的电压时不会有电流流过；施加高于规定电压时就有电流流过。而且，由于在液体发泡以后，能够自动切断电流，能够抑制发泡用加热器在发泡以后不必要的发热。因而就能够防止发泡用加热器产生不必要的高温，能够提高加热器的耐久性。另外，在发泡以后，PTC热敏电阻层1能够不存在实质性的电力消耗，能够达到节能化的目的。

Claims

1.一种喷墨记录头，通过发热装置使液体发泡、喷射液体，其特征在于包括：

上述发热装置具有：一对电极，具有当温度上升到高于规定温度时、电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻层，在施加高于规定电压的电压时、有电流流过的绝缘层；

上述的一对电极夹持上述具有正电阻温度系数的电阻层和上述绝缘层形成的层压体。

2.根据权利要求1记载的喷墨记录头，其特征在于：上述绝缘层的厚度在4nm以上、40nm以下。

3.根据权利要求1记载的喷墨记录头，其特征在于：上述具有正电阻温度系数的电阻层的电阻值急剧上升的温度是在上述液体的发泡温度的附近。

4.根据权利要求1记载的喷墨记录头，其特征在于：上述具有正电阻温度系数的电阻层的电阻值急剧上升的温度是在250℃以上、490℃以下。

5.根据权利要求1记载的喷墨记录头，其特征在于：上述发热装置实质上是由MIM元件和PTC热敏电阻串联构成的。

6.根据权利要求1记载的喷墨记录头，其特征在于：上述绝缘层当施加的电压比规定电压低时没有电流流过；并且当施加的电压比规定电压高时则有电流流过；上述电阻层在上述液体发泡后，切断电流。

7.一种喷墨记录头，其特征在于包括：

一对电极；

具有当温度上升到高于规定温度时、电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻层；

在施加高于规定电压的电压时、有电流流过的绝缘层；以及

形成有接触孔的绝缘构件；其中

上述一对电极有接触孔内夹持上述具有正电阻温度系数的电阻层和上述绝缘层。

8.一种非线性电气元件，具有非线性电阻特性，其特征在于包括：

一对电极；

在施加高于规定电压的电压时、有电流流过的绝缘层；其中

上述一对电极夹持上述具有正电阻温度系数的电阻层和上述绝缘层。

9.根据权利要求8记载的非线性电气元件，其特征在于：上述的绝缘层的厚度是在4nm以上、40nm以下。

10.根据权利要求8记载的非线性电气元件，其特征在于：该非线性元件实质上是由MIM的元件和PTC热敏电阻的串联电路构成的层压结构体。

11.一种非线性电气元件，其特征在于包括：

一对电极；

夹持在上述一对电极之间、具有当温度上升到高于规定温度时电阻值急剧上升的正电阻温度系数的电阻发热体；

覆盖上述发热电阻体的、为了使上述一对电极中的一个电极和上述发热电阻体电气连接而形成有接触孔的电绝缘体；

覆盖上述接触孔内的上述一个电极的、当施加的电压高于规定电压时、有电流流过的绝缘层。