墨盒安裝技術專利申請分析概述

金華 任杰飛

摘 要：噴墨打印機工作時，利用容納有墨水的墨盒或者墨塊為噴墨打印機提供墨源，液體墨或者熱熔墨經由相應的墨水流動通道被輸送至噴墨頭中，噴墨頭上設置的噴嘴在打印信號的驅動下將墨水噴射至紙張等記錄介質上，從而完成字符或圖形在打印介質上的記載。本文根據專利檢索結果為分析樣本，從專利文獻的視角對墨盒安裝技術的發展進行了全面和統計的分析，包括墨盒安裝技術在中國的專利申請情況、重要申請人、授權情況、在全球的專利申請情況、重要申請人、重要申請國及專利申請趨勢。

關鍵詞：噴墨打印;墨盒安裝;專利申請趨勢

為了研究墨盒安裝專利技術的發展情況，筆者通過非常準確的EC分類號CPC和FT分類號、文獻量較大的IPC分類號與比較準確的關鍵詞、轉庫檢索等檢索策略相結合，獲取初步結果后將檢索文獻中的明顯噪聲清理，采用不同的檢索方式以及各種算符命令有效確保“檢準”和“檢全”，并對該領域的中國專利申請數據和全球專利申請數據進行統計分析，本次專利分析的檢索數據截止到2016年05月。

1 歷年專利申請趨勢

圖1統計的是最早申請日確定固體墨領域在全球以及中國歷年專利年代的分布情況。從圖中可以看出，墨盒安裝技術方面的專利申請從1983年就開始零星出現，到1992年，專利申請才開始出現了增長，該階段處于初步萌芽階段，申請量較少;在之后從1992年到1997年逐步增長，并出現了小高峰，其他時間都有比較穩定的申請量。直到2002年開始，申請量有了突破性增長，并在之后基本維持在較高的申請量水平。這說明此時處于技術的發展階段，初期的研究已逐漸形成技術成果大量產出，但該階段后期申請量增長率已經開始下降，這說明技術急速發展后進入了相對飽和階段，到2005年之后該階段的專利申請量呈現相對較為平穩趨勢，說明現有技術比較成熟，而在新技術的創新和突破上遇到了一定瓶頸，其中2002年至2003年的申請量雖較2002年略有下降，但仍維持在較高的水平，說明因為新技術的出現帶來兩年的迅速增長之后進入了平穩期，技術產出保持穩定，而考慮到專利申請需要一定的公開時間以及檢索數據庫的更新時間，2014及2015年之后的部分發明專利申請可能還處于未公開和未收錄狀態，故越接近檢索截止日的年份，其統計數據受上述公開因素的影響程度越大。

2 專利申請國家/地區分布

圖2為專利申請國家/地區分布圖，從圖中可以看出，專利分布最多的8個國家和地區依次為美國、德國、日本、歐洲、中國、韓國、西班牙，這些國家和地區也是墨盒技術領域最為先進的地域，因此全球各大申請人在這些國家和地區的專利申請和布局也最為密集，這8個國家和地區的專利申請量已占到了全球總量的70%左右。中國專利申請量排在第5位，為8%，我國在該領域的專利布局還是客觀的。

3 主要目標國家/地區歷年專利申請量分析

圖3、圖4為專利申請量前七位的主要目標國家歷年專利申請量分布圖。由該圖可以看出，該領域最早有專利申請的是美國和德國，然而德國在2003年之后申請量驟減;日本和歐洲的專利申請量也相對較大。尤其是日本，一直處于相對增長的趨勢。

4 原創國家/地區分布

圖5為原創國家分布圖，由圖中可以看出排在前4位的國家是：美國、日本、韓國、中國。美國是最大技術原創國家，其主要申請人為惠普公司，所占比例為59%，以明顯優勢領先于其他國家。日本緊隨其后，其原創專利所占比例為31%%。中國仍處于追趕狀態，僅占到了1.7%，雖然位于第四位，但是美國、日本這兩個國家差距較大，中國的墨盒技術的研究還有巨大潛力。

對于串行式噴墨打印系統通常具有一個安裝在滑架上的噴墨頭，通過該滑架在紙張等的打印介質上來回地移動實現打印作業。當噴墨頭經過在打印介質上的適當位置時，控制系統驅動噴墨頭噴出墨滴在打印介質上形成所需要的圖文信息。為了正常地運作，該噴墨打印系統必須對噴墨頭具有可靠的油墨供應。

根據上述的分析，我們看到了中國在墨盒技術上與美國、日本這兩個國家的差距以及我國的發展潛力和方向。通過對這些專利的閱讀，我們也了解到墨盒安裝技術的發展狀況。

由于噴墨打印從墨源內材料形態可分為液體噴墨和固體噴墨，因此，相應地在液體噴墨中利用容納有墨水的墨盒以及在固體噴墨中利用墨棒或者墨塊是噴墨打印機中常見的墨源。

其中對于液體噴墨而言，按照噴墨頭與墨盒的配置關系，墨盒包括兩種類型：一體式墨盒和分體式墨盒。一體式墨盒的噴墨頭與墨水容納腔結合成一體，且噴墨頭設置在墨盒的出墨口上。分體式墨盒的噴墨頭與墨水容納腔相互分離，墨水被儲存在墨水容納腔，而噴墨頭則設置在噴墨打印機的車架上。

在一體式墨盒中，噴墨頭與墨盒安裝在滑架上并與其一起移動。在某些型式中，墨盒可以分別從噴墨頭上可裝卸地替換。在其它一些型式中，噴墨頭和墨盒形成一個整體的單元，該單元在墨盒中的油墨用盡時將會被整體替換。

而在分體式墨盒中，噴墨打印系統使用的墨盒并不位于滑架上。一種型式是間歇地補充打印頭，打印頭將定時地行駛至一個固定的油墨貯存器以便補充;另一種型式被稱為可替換的離軸式墨盒，具有一個由一條流體管道連接到打印頭上的可裝卸替換的墨盒或墨水容器。墨盒是一個充滿了油墨的流體貯存器并位于一個外殼內，墨盒具有一個流體耦接機構用以將墨盒耦接在打印系統上，因而油墨可以從墨盒流至打印頭。貯存器有時以某種方式予以加壓，以便對打印頭提供一種靠的高流速的油墨供應。

由此可見，在采用這樣可相對噴墨頭裝卸替換的墨盒的構成的噴墨打印系統中，當墨盒內的墨水用盡時，可通過與充填了墨水的新墨盒更換而補給墨水，使用者的處理也極為容易。因此墨盒需要適當地安裝到噴墨頭，從而確實地實現將墨水從墨盒向噴墨頭的供給。

因此，在現有的噴墨打印系統中，提出和實施了這樣的方案，即，設置用于檢測墨盒是否相對記錄頭的安裝部分適當安裝的傳感器或開關等光學或電學的檢測單元，或者采用芯片等電連接實現信號反饋，也有通過機械的方式來確實墨盒安裝情況的方案。本文中重點研究采用機械的方式來確實墨盒安裝情況的相關專利技術。

其中墨盒安裝情況包括通過鎖定結構將墨盒固定在墨盒座內;確定墨盒插入的參考點將墨盒正確地定位在墨盒座內;區分安裝墨盒中的墨的顏色、墨盒類型等墨盒參數以防止安裝不兼容;其中區分安裝墨盒中的墨的顏色、墨盒類型等墨盒參數的方法包括，例如，粘貼有標簽用于區分其顏色的方法;在位于各墨盒表面上的多個凸部中切割預定凸部的方法;當模制墨盒時改變每種顏色的墨盒形狀或所使用的插入式模具的位置的方法;以及將區分顏色 的部件附著于墨盒上的方法等。

而對于固體噴墨而言，其中面臨的一個問題是墨棒的區分和鑒別，以便確保墨棒與使用它的打印系統的正確裝載和相容性。在供應通道內的墨棒的錯誤顏色、用于不同固體墨打印頭的墨棒、不合格墨的使用等情況會影響圖像質量或甚至損壞固體噴墨打印系統。在現有技術的固體噴墨打印系統中，墨棒區分和鑒別除了采用傳統標簽或標記機構添加在墨棒上，還有物理地排拒顏色錯誤或不可匹配的墨棒，以免其被加入打印機的給墨槽，例如，對墨棒正確的加墨是通過在墨棒的外表面加入鍵控（keying）、校準和定向等特征來完成的。這 些特征是位于墨棒上不同位置的凸起（protuberance）或凹陷 （indentation）。在固體噴墨打印系統的加墨機中的相應的鍵或導引元， 排拒不具有適當的外圍鍵元的墨棒，同時保證墨棒在給墨槽中被正確地校準并且定向防止不適當鍵合的墨棒插入打印系統的供應通道。

*等同于第一作者