噴墨打印機墨盒再填充專利技術分析

吳輝

摘 要：本文介紹了噴墨打印機墨盒再填充技術的技術背景以及市場需求，闡述了墨盒再填充技術的發展脈絡以及研究方向，并對其噴墨打印機墨盒再填充的相關專利技術進行詳細分析。

關鍵詞：噴墨打印機；墨盒；再填充；負壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.246

隨著噴墨打印技術及油墨的發展，噴墨打印機已由最初的單色黑白打印機發展為現在的多色彩色打印機，相應的，打印機上安裝的墨盒數量也隨之增加，而噴墨打印技術的另一個發展趨勢就是體積的小型化，隨之，由于存儲墨水的墨盒的體積也必須趨于小型，從而直接導致墨盒的使用時間變短，而大多數墨盒為一次性使用的消耗品，因此，用戶在更換墨盒時通常會將廢舊墨盒丟棄，而墨盒的主要材質多為帶有電子元件的塑料，不可自然降解，既浪費資源又破壞環境。

現有技術中對墨盒的回收再利用主要體現在兩大方面，一方面是對墨盒上電子芯片兼容性的改進。另一方面是對于墨量耗盡的墨盒進行墨的再填充，使其實現重復循環使用。噴墨打印機的墨盒分為一體式墨盒和分體式墨盒，一體式墨盒的噴墨頭與儲墨腔合二為一，且噴墨頭設置在墨盒的墨水供應部上，分體式墨盒與一體式墨盒相反，噴墨頭與儲墨腔彼此分離，儲墨腔僅容納墨水，噴墨頭則設置在噴墨打印機的字車上，墨水消耗完畢后窒息要更換儲墨腔，而不需要更換噴墨頭。分體式墨盒因為其更換的便利性更加受到人們的青睞。

1 噴墨打印機墨盒再填充技術概述

噴墨打印機墨盒再填充技術所需要的設備種類比較多。較為早期的噴墨用打印墨盒并沒有設置專門的注墨通道，僅僅在墨盒上設置了常規的出墨口及通氣孔，出墨口是當墨盒安裝到打印機上時與打印頭連接，使得墨盒內的墨通過打印頭噴射到記錄介質上，通氣孔一般與大氣連通，為了在墨盒使用時保持墨盒內壓力的平衡，以使得墨盒想打印頭供墨流暢，對于這類墨盒，一般采用通氣孔加墨的注墨方式（GRAPHIC UTILITIES，INC. 申請號：PCT/US92/04105 申請日：1992.05.15），從通氣孔加墨時，將有通氣孔的一面向上放平，用工具對通氣孔進行擴張以便于注墨針的插入，將注墨針插入通氣孔，對其進行墨的填充，由于通氣孔通常較小，所以此種注墨速度較慢，且油墨容易從通氣孔溢出，費時費力，并在一定程度是損壞了墨盒通氣孔對油墨的阻擋作用。

因此，隨著技術的發展，出現了通過專門的注墨空加墨的墨盒再填充方式，首先出現的是鉆孔注墨（王裕興 申請號：97115053.2 申請日：1998.02.25），首先以適當的封口物件封閉個墨水出口及通氣孔，在利用以鉆孔機構在墨盒的適當位置處由外向內開設再生孔，由再生孔經注填器向內填充適量墨水，填充完成后再以封口物件封閉所開注墨孔，下次注墨時再重新開孔。此種墨盒再填充方式在進行每次填充時都需要對其進行重新打孔，操作繁瑣，且因墨盒的體積較小，經過多次鉆孔之后，會導致墨盒的強度下降，不利于打印的穩定及墨盒的長期使用。

為了解決上述技術問題，出現了專門設置有注墨口的墨盒（劉文瑩 申請號：99204817.6 申請日：1999.02.14），此時將裝有補充墨水的墨水瓶插入注墨孔中，通過擠壓的方式實現墨水的注入。

由于墨盒上通氣孔的存在，隨著墨盒內部墨水的消耗，會有一部分空氣進入墨盒內部，而在進行墨盒的再填充時，應首先將墨盒內的空氣排出，才能順利實現油墨的再填充。上述專利中，其通過擠壓墨水瓶的方式實現空氣的對流以排出空氣，但此種方式對于空氣的排出并不徹底，進而導致油墨填充的不徹底，另外，由于在填充過程中墨盒內存在較多空氣，導致填充時油墨容易從墨盒的出墨口泄露，因此，近些年來，負壓抽吸式墨盒再填充方式得到了越來越多的應用（（SHAF ） SHARP KK SHARP KK 申請號：JP2001-83048 申請日：2001.03.22；珠海納思達電子科技有限公司 申請號：CN200910109293 申請日：20090805）。

隨著技術的發展，使用的灌墨、抽吸裝置也越來越精密且易于操作，灌墨工具由原始的擠壓式逐漸發展為現在多用的活塞式，空氣排出方式由原來的擠壓對流排出發展為現在的由專用抽吸器抽出，使得空氣排出更徹底。而國內外企業及個人針對墨盒再填充時墨水易泄露的問題，也進行了深入的研究，使得墨盒填充裝置的體積也越來越趨于小型化的同時，填充效果也越來越好。

2 噴墨打印機墨盒再填充技術領域專利申請狀況分析

2.1 全球專利申請狀況分析

圖1為噴墨打印機墨盒再填充技術全球的專利申請量趨勢圖。由圖可見，申請量主要集中在1992年之后，在1992年之前，由于打印機技術仍處于起步狀態，因此，人們并未面臨墨盒消耗所帶來的問題，而隨著打印機技術的日漸成熟，在1992年之后，墨盒再填充的專利申請量有了大幅度提升，隨著打印機應用的普及性，隨之而來的是對墨盒等打印耗材的巨大需求，因此，在2003年之后，對墨盒再填充技術的研究也進入新的高峰。

2.2 中國專利申請狀況分析

墨盒作為打印機行業最主要的耗材之一，對廢棄墨盒的再制造及再利用也越來越受到國內外耗材生產企業的重視。我國的一些企業也一直致力與墨盒的回收再利用。墨盒的回收再利用不僅僅有助于環境的保護，對企業來說，還存在巨大的經濟利潤。尤其是現在我國已成為全球打印機耗材的重要生產基地，對噴墨打印機墨盒的再填充技術市場潛力巨大，也相應促進了墨盒的再填充技術在我國的發展，因此，世界及我國的噴墨打印機生及相關耗材產商都想從我國墨盒再填充市場的大蛋糕上分一杯羹，激烈的競爭同時也影響著墨盒再填充領域的專利分布情況。

2.2.1 中國噴墨打印機墨盒再填充技術歷年的申請狀況

圖2是我國在墨盒再填充領域每年的專利申請量，2000年以前噴墨墨盒再填充術專利申請量較少，墨盒回收循環使用技術處于萌芽期，隨著噴墨打印技術的發展，在2001年到2003年期間對墨盒循環使用的研究明顯加快，而2004年以后，噴墨打印機更加普及，隨之而來的是對墨盒等耗材需求量的增大，同時也促使我國對墨盒再填充技術研究的急劇攀升，在2008年至2010年達到頂峰，隨著墨盒再填充技術趨于成熟，其申請量在2010年后出現穩步回落，而伴隨著科學技術的發展及人們環保理念的深入，墨盒的再填充技術的專利申請量在近期又有了明顯回升。

2.2.2 噴墨打印機墨盒再填充技術中國專利申請主要申請人

我國噴墨打印機墨盒再填充技術的專利申請多集中于長三角和珠三角一帶，尤其是廣東地區的申請數量遙遙領先于全國其他省份，這也體現了廣東地區在打印行業內的領先地位。從圖3中可以看出，國內的珠海天威公司及珠海納思達公司的申請量較多，珠海納思達和珠海天威是國內較為成熟的打印機耗材企業，同時也進一步反應了珠三角一帶打印領域的發展。日本的精工愛普生株式會社、及兄弟工業株式會社的申請量頁較為客觀，其原因在于日本的打印機領域處于世界先進水平，同時也可看出日本公司對中國打印機耗材市場的重視。從圖中還能發現，在墨盒的再填充技術領域中，個人申請的比重也不可忽視，隨著打印機的小型化，家庭用打印機也越來越普遍，而墨盒作為打印機最主要的耗材，國內也有不少個人看重了墨盒在填充循環使用的商機，同時，也反映出我國民眾知識產權保護意識的提高，及發明創新的積極性。

3 結語

分析表明，噴墨打印機墨盒再填充技術是與原生墨盒的結構及噴墨打印機的普及密切相關的，隨著噴墨打印機的普及，民眾對打印耗材的需求量也急劇攀升，墨盒作為打印機最主要的耗材之一，其多為一次性消耗品，這導致打印機使用者的使用成本過大，無形中催生了墨盒再填充技術的出現與發展。而墨盒再填充是實現墨盒循環再利用的關鍵，隨著綠色打印理念的提出及國家與政府對環境保護的重視，廢舊物的循環再利用已成為勢不可擋的趨勢，這在一定程度是也促進了墨盒再填充技術的發展。

我國目前在噴墨打印機墨盒再填充方面的專利申請處于蓬勃期，且隨著國內市場對墨盒再填充技術的需求，了解國內的這一技術領域的專利發展情況無論對于專利實質審查工作還是掌握企業的發展方向都具有一定的指導作用。

參考文獻：

[1]賀良梅.再制造耗材業的大趨勢[J].信息技術與應用，2002（08）：5-8.

[2]王少慧.打印機墨盒的再利用[J].中國設備工程，2006（08）：33.

[3]薛飛.打印機墨盒專利之爭尚未結束[J].中國知識產權報，2007，10（08）.