CN101598924B - 激光打印机用陶瓷加热片及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种激光打印机用陶瓷加热片及其生产工艺，在陶瓷基板上烧结薄膜加热线，在该薄膜加热线的两端设有引出电极，在该薄膜加热线外设有介质覆盖层，所述的陶瓷基板为三氧化二铝，所述的覆盖层为玻璃釉。生产工艺包括：在基片上印刷导电浆料→一次高温烧结→印刷贵金属浆料→二次高温烧结→印刷玻璃釉浆料→三次高温烧结。其优点是：价格非常低廉，为损坏的激光打印机的再生提供了非常方便实用的客观条件，及其有利于环保再生的发展和推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光打印机用陶瓷加热片及其生产工艺。
背景技术
激光打印机用陶瓷加热片(Heating Element，以下简称H/E)，是通过在高频陶瓷基片上高温烧结薄膜电阻加热的发热器件。他在激光打印机中的用途，是将经过显影后附着在纸面上的墨粉通过高温融化后，牢固的永久的附着在纸面上的一种先进的定影方法。他的优点是升温快、耗电省，不但温度控制准确、稳定可靠而且使用寿命很长。国外很多型号的激光打印机使用的H/E是用氮化硅(或氮化铝)制作的，这种材料制作的H/E造价很高。另外，由于不同的型号的打印机中的温度传感器都有不同的固定的位置，放在陶瓷加热片下面挨紧陶瓷片的一定位置上，并且不同型号的打印机中的中央处理器(CPU)中，对于打印机的定影温度在出厂时就设置定了(如180℃)。这就给更换H/E的维修工作造成很大困难，需要配备很多型号(不同控温值)的H/E。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光打印机用陶瓷加热片及其生产工艺，以解决现有H/E存在的造价很高、打印机内部控温值已经设置固定，不能够改变温度高低用来适应不同温度熔点碳粉的问题。
本发明的技术方案是：
一种激光打印机用陶瓷加热片，在陶瓷基板上烧结薄膜加热线，在该薄膜加热线的两端设有引出电极，在该薄膜加热线外设有介质覆盖层，其特征在于：所述的陶瓷基板为三氧化二铝，所述的覆盖层为玻璃釉。
在所述的薄膜加热线上设有用于改变温度的加宽线和减窄线。
所述的陶瓷基板含有96％的三氧化二铝，其余4％由二氧化硅或/和氧化镁作为添加剂；玻璃釉包括60～85％的PbO、15～25％的SiO2、10～15％的B2O3、以及掺杂量的Al2O3、ZrO2和Bi2O3。
一种权利要求1或2所述的激光打印机用陶瓷加热片的生产工艺，其特征在于：该工艺包括以下工序：在基片上印刷导电浆料→一次高温烧结→印刷贵金属浆料→二次高温烧结→印刷玻璃釉浆料→三次高温烧结。
所述的基片上印刷导电浆料、印刷贵金属浆料和印刷玻璃釉浆料工序，均采用丝网印刷。
所述的三次高温烧结工序包括：将印刷玻璃釉浆料后的半成品置入烧结炉内，将炉温设定在670℃，以100％的加热功率升温，当温度升至640℃时停电，改为45％左右的加热功率升温，当温度达到670℃时，恒温20～30分钟。
当第三次烧结后的电阻值同设定电阻值有一定的偏差，需要增加烧结过一次釉面后的加热线的电阻值时，将温度提高到680℃-690℃再重新烧结一次，但在任何情况下都不得使温度超过700℃。
本发明的优点是：
1、价格非常低廉，为损坏的激光打印机的再生提供了非常方便实用的客观条件，及其有利于环保再生的发展和推广。
2、使用耐久可靠，虽然理论上氮化硅(或氮化铝)材料的导热系数和机械强度都比三氧化二铝高，只要在加热电阻线的电路上做适当的改进和加强，其使用寿命都不低于昂贵的氮化硅材料(或氮化铝)制作的H/E。其价格却只有氮化硅的几十分之一，氮化铝的十分之一。
3、根据打印机使用的墨粉熔点和打印介质的不同，通过改变薄膜加热线的对应温度传感器位置的宽度调整薄膜加热线的加热控温值，即可达到提高或降低定影温度的作用，扩展了碳粉的适用范围和提高了打印介质的定影效果。
4、印制的薄膜加热线(一般用钌系贵金属浆料)和玻璃釉浆料在这种陶瓷基板上的附着性能很好，省去了氮化硅材料(或氮化铝)基片印刷前必须酸洗的表面处理过程，消除了污染环境的工序。
5、制作容易，基片材料极易得到；釉面平整、光亮。
6、温升很快，温度控制准确，稳定。
附图说明
图1是本发明的分体结构示意图；
图2是本发明的平面图。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明一种激光打印机用陶瓷加热片，在陶瓷基板6上烧结薄膜加热线5，在该薄膜加热线5的两端设有引出电极2，在该薄膜加热线5外设有介质覆盖层1，其特征在于：所述的陶瓷基板6为96％的三氧化二铝基片(其余4％由SiO2或/和MgO作为添加剂，作用是增加其表面的粗糙度，以提高与薄膜加热线5和介质覆盖层1的附着牢固性)，所述的覆盖层1为玻璃釉薄膜。
在所述的薄膜加热线5上设有用于改变温度的加宽线3和减窄线4。该加宽线3和减窄线4的作用原理是：
1、首先，当用作发热体的薄膜加热线5厚薄均匀、宽窄度也相等时，每一段的电阻值也相等，通过相同电流时的发热量也相等，各部分温度是均匀的。当薄膜加热线5厚薄均匀、宽窄度不相等时，线宽的地方电阻小，线窄的地方电阻大，由于电压加到同一条导线后，导线上的电流是相等的，线条宽的地方电阻小，单位长度的功率就小，线条窄的地方电阻大，单位长度的功率就大(功率＝电流×电压；导线上由于电流相等，单位长度上的电阻不等，产生的压降也不等，电阻大电压就高)，于是线条窄的地方温度就比线条宽的地方要高。
2、由于不同的型号的打印机中的温度传感器都有不同的相对固定的位置，即放在陶瓷加热片下面挨紧陶瓷基片1的一定位置上，并且不同型号的打印机中的中央处理器(CPU)中，对于打印机的定影温度在出厂时就设置定了(如180℃)，本发明将紧贴温度传感器的位置的薄膜加热线5局部加宽时(加宽线3)，当传感器感受到的温度是180℃，其他地方的温度都高于180℃。反之，我们把紧贴温度传感器的位置处局部变窄时(由减窄线4示意)，传感器的感受温度为180℃时，其余地方的温度就低于180℃。加宽线3和减窄线4的宽度和长度可根据控制温度值的高低进行计算或经过试验达到需要的最佳值来确定。
3、在打印机温度和传感器位置已定的情况下，通过改变紧挨传感器位置的薄膜加热线5的宽窄，就该变了整体打印机的定影温度的高低。
所述的激光打印机用陶瓷加热片的生产工艺，包括以下工序：在基片上印刷导电浆料→一次高温烧结→印刷贵金属浆料→二次高温烧结→印刷玻璃釉浆料→三次高温烧结。
所述的印刷导电浆料(银浆，作为所述的引出电极2)、印刷贵金属浆料(作为所述的薄膜加热线5)和印刷玻璃釉浆料分别采用常规的丝网印刷工艺。根据印刷不同的浆料选择好丝网版，一般情况下，印制银浆优先选用300目斜绷网；印制电阻浆料优先选用350目斜绷网；印制玻璃铀浆料优先选用160目斜绷网，绷网最好使用不锈钢材料的丝网。
下面对激光打印机用陶瓷加热片的生产工艺进一步说明。
1、在基片上印刷导电浆料形成引出电极2：
(1)、采用常规的丝网印刷工艺在基片6上印刷银浆，
(2)、将印刷好银浆的陶瓷片放入150℃的干燥箱中烘干，保温时间不得低于20分钟。如发现烘烤中印制的浆料有流动展宽现象，要改变烘干箱的上升温度和打开烘箱的温度搅拌电机。
2、一次高温烧结(银浆烧结)：
(1)、用高温箱式电炉和连续传送电炉烧结时，承烧板上和炉堂内的灰尘要吹干净，承烧板上下叠放时要确认牢靠和整齐。再次检查基片没有互相重叠的现象发生。
(2)、将承烧板轻轻推进炉膛中合适的位置，确认四周没有碰撞和大的震动，否则要重新进行检查，确保基片片没有重叠后再放置。
(3)、将炉温设定在800℃，满负荷加热，让其自然升温到800℃后，保温15分钟，关掉电源。在炉温自然降到700℃以下，方可从炉膛取出。
(4)、冷确后检查烧结后的银层应光亮，厚薄均匀，边沿整齐，无腐蚀，无断线。
(5)、对于有过导线过线孔电极引线的陶瓷片，检查银浆烧结符合要求后，用银浆从孔的两面点好过线孔。点过线孔时要将点浆针旋转，以保证银浆粘附的均匀和牢固。
3、在基片上印刷贵金属浆料形成所述的薄膜加热线5：
(1)、采用常规的丝网印刷工艺在基片6上印刷贵金属(钌系)浆料(配置方法在后面详述)，薄膜加热线5与引出电极2有重叠，保证电连接。
(2)、将印刷好贵金属浆料的陶瓷片放入150℃的干燥箱中烘干，保温时间不得低于20分钟。如发现烘箱中印制的浆料有流动展宽现象，要改变烘干箱的上升温度和打开烘箱的温度搅拌电机。
4、二次高温烧结(薄膜加热线5烧结)：
(1)、用高温箱式电炉和连续传送电炉烧结时，承烧板上和炉堂内的灰尘要吹干净，承烧板上下叠放时要确认牢靠和整齐。再次检查基片没有互相重叠的现象发生。
(2)、将承烧板轻轻推进炉膛中合适的位置，确认四周没有碰撞和大的震动，否则要重新检查，确保基片片没有重叠后再烧置。
(3)、将炉温设定在835℃，F＝100升温，当温度升至810度时，将F改为45左右，当温度达到835度时，保温15分钟。当炉内放料多时保温时间可延长到20分钟。
(4)、用箱式电炉时炉温保温到时间后关掉电源，让炉体自然降温到700度以下时方可将其取出。取出时打开炉门后，不要停留太久，更不要将承烧板拽出一部分后停留，以免造成内外温差太大，使电阻薄膜加热线的结晶不均匀。取出承烧板时要使用高温不锈钢制作的专用工具。
(5)、将烧好的基片降到室温后检查电阻线、导电线表面是否平整、边沿是否整齐，尤其不能有断线、划痕。
5、玻璃铀烧结(三次高温烧结)：
(1)、玻璃铀烧结的准备工作要求同上所述的一次和二次烧结，只是对空气中灰尘的要求比其它环节都要高，否则光亮的釉面落上尘埃很易使产品报废，在吹净炉膛的基础上对空气的质量也要充分净化，空气实在达不到要求时，可以考虑室内用水喷雾除尘。
(2)、将炉温设定在670℃，F＝100升温(F为加热功率的百分数)，当温度升至640℃时停电，将F改为45左右，当温度达到670℃时，保温20分钟。在炉内放料多层烧结时保温时间要延长到30分钟。
(3)、当需要增加烧过一次釉面后的电阻阻值时，可以将温度提高到680℃-690℃，但在任何情况下都不得使温度超过700℃(炉体内的温度每半年要进行一次标定，确保炉温准确)。要注意，烧过一遍的釉面，同初次烧结的釉面，再同一温度下，对电阻阻值增大的影响量不同。
为了用高温烧结使电阻阻值增大，第一次烧结不允许将温度升到700℃以上。
(4)、当发现烧好后的釉面亮度不好或其它釉面缺陷时，可以考虑进行重复印刷和烧结，烧结温度一般和前次烧结温度相同。
以下是本发明有关材料的制备方法：
1、本发明的玻璃釉浆料的配方和调制方法如下表：
2、银浆(导电浆料)的配方和调制方法：
3、贵金属(钌系)浆料的制备：
Claims (5)
1.一种激光打印机用陶瓷加热片，在陶瓷基板上烧结薄膜加热线，在该薄膜加热线的两端设有引出电极，在该薄膜加热线外设有介质覆盖层，其特征在于：所述的陶瓷基板为三氧化二铝，所述的覆盖层为玻璃釉；在所述的薄膜加热线上设有用于改变温度的加宽线和减窄线；所述的陶瓷基板含有96％的三氧化二铝，其余4％由二氧化硅或/和氧化镁作为添加剂。
2.一种权利要求1所述的激光打印机用陶瓷加热片的生产工艺，其特征在于：该工艺包括以下工序：在基片上印刷导电浆料→一次高温烧结→印刷贵金属浆料→二次高温烧结→印刷玻璃釉浆料→三次高温烧结。
3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于：所述的基片上印刷导电浆料、印刷贵金属浆料和印刷玻璃釉浆料工序，均采用丝网印刷。
4.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于：所述的三次高温烧结工序包括：将印刷玻璃釉浆料后的半成品置入烧结炉内，将炉温设定在670℃，以100％的加热功率升温，当温度升至640℃时停电，改为45％左右的加热功率升温，当温度达到670℃时，恒温20～30分钟。
5.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：当第三次烧结后的电阻值同设定电阻值有一定的偏差，需要增加烧结过一次釉面后的加热线的电阻值时，将温度提高到680℃～690℃再重新烧结一次，但在任何情况下都不得使温度超过700℃。
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