喷墨打印机墨盒再填充专利技术分析

吴辉

摘 要：本文介绍了喷墨打印机墨盒再填充技术的技术背景以及市场需求，阐述了墨盒再填充技术的发展脉络以及研究方向，并对其喷墨打印机墨盒再填充的相关专利技术进行详细分析。

关键词：喷墨打印机；墨盒；再填充；负压

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

随着喷墨打印技术及油墨的发展，喷墨打印机已由最初的单色黑白打印机发展为现在的多色彩色打印机，相应的，打印机上安装的墨盒数量也随之增加，而喷墨打印技术的另一个发展趋势就是体积的小型化，随之，由于存储墨水的墨盒的体积也必须趋于小型，从而直接导致墨盒的使用时间变短，而大多数墨盒为一次性使用的消耗品，因此，用户在更换墨盒时通常会将废旧墨盒丢弃，而墨盒的主要材质多为带有电子元件的塑料，不可自然降解，既浪费资源又破坏环境。

现有技术中对墨盒的回收再利用主要体现在两大方面，一方面是对墨盒上电子芯片兼容性的改进。另一方面是对于墨量耗尽的墨盒进行墨的再填充，使其实现重复循环使用。喷墨打印机的墨盒分为一体式墨盒和分体式墨盒，一体式墨盒的喷墨头与储墨腔合二为一，且喷墨头设置在墨盒的墨水供应部上，分体式墨盒与一体式墨盒相反，喷墨头与储墨腔彼此分离，储墨腔仅容纳墨水，喷墨头则设置在喷墨打印机的字车上，墨水消耗完毕后窒息要更换储墨腔，而不需要更换喷墨头。分体式墨盒因为其更换的便利性更加受到人们的青睐。

1 喷墨打印机墨盒再填充技术概述

喷墨打印机墨盒再填充技术所需要的设备种类比较多。较为早期的喷墨用打印墨盒并没有设置专门的注墨通道，仅仅在墨盒上设置了常规的出墨口及通气孔，出墨口是当墨盒安装到打印机上时与打印头连接，使得墨盒内的墨通过打印头喷射到记录介质上，通气孔一般与大气连通，为了在墨盒使用时保持墨盒内压力的平衡，以使得墨盒想打印头供墨流畅，对于这类墨盒，一般采用通气孔加墨的注墨方式（GRAPHIC UTILITIES，INC. 申请号：PCT/US92/04105 申请日：1992.05.15），从通气孔加墨时，将有通气孔的一面向上放平，用工具对通气孔进行扩张以便于注墨针的插入，将注墨针插入通气孔，对其进行墨的填充，由于通气孔通常较小，所以此种注墨速度较慢，且油墨容易从通气孔溢出，费时费力，并在一定程度是损坏了墨盒通气孔对油墨的阻挡作用。

因此，随着技术的发展，出现了通过专门的注墨空加墨的墨盒再填充方式，首先出现的是钻孔注墨（王裕兴 申请号：97115053.2 申请日：1998.02.25），首先以适当的封口物件封闭个墨水出口及通气孔，在利用以钻孔机构在墨盒的适当位置处由外向内开设再生孔，由再生孔经注填器向内填充适量墨水，填充完成后再以封口物件封闭所开注墨孔，下次注墨时再重新开孔。此种墨盒再填充方式在进行每次填充时都需要对其进行重新打孔，操作繁琐，且因墨盒的体积较小，经过多次钻孔之后，会导致墨盒的强度下降，不利于打印的稳定及墨盒的长期使用。

为了解决上述技术问题，出现了专门设置有注墨口的墨盒（刘文莹 申请号：99204817.6 申请日：1999.02.14），此时将装有补充墨水的墨水瓶插入注墨孔中，通过挤压的方式实现墨水的注入。

由于墨盒上通气孔的存在，随着墨盒内部墨水的消耗，会有一部分空气进入墨盒内部，而在进行墨盒的再填充时，应首先将墨盒内的空气排出，才能顺利实现油墨的再填充。上述专利中，其通过挤压墨水瓶的方式实现空气的对流以排出空气，但此种方式对于空气的排出并不彻底，进而导致油墨填充的不彻底，另外，由于在填充过程中墨盒内存在较多空气，导致填充时油墨容易从墨盒的出墨口泄露，因此，近些年来，负压抽吸式墨盒再填充方式得到了越来越多的应用（（SHAF ） SHARP KK SHARP KK 申请号：JP2001-83048 申请日：2001.03.22；珠海纳思达电子科技有限公司 申请号：CN200910109293 申请日：20090805）。

随着技术的发展，使用的灌墨、抽吸装置也越来越精密且易于操作，灌墨工具由原始的挤压式逐渐发展为现在多用的活塞式，空气排出方式由原来的挤压对流排出发展为现在的由专用抽吸器抽出，使得空气排出更彻底。而国内外企业及个人针对墨盒再填充时墨水易泄露的问题，也进行了深入的研究，使得墨盒填充装置的体积也越来越趋于小型化的同时，填充效果也越来越好。

2 喷墨打印机墨盒再填充技术领域专利申请状况分析

2.1 全球专利申请状况分析

图1为喷墨打印机墨盒再填充技术全球的专利申请量趋势图。由图可见，申请量主要集中在1992年之后，在1992年之前，由于打印机技术仍处于起步状态，因此，人们并未面临墨盒消耗所带来的问题，而随着打印机技术的日渐成熟，在1992年之后，墨盒再填充的专利申请量有了大幅度提升，随着打印机应用的普及性，随之而来的是对墨盒等打印耗材的巨大需求，因此，在2003年之后，对墨盒再填充技术的研究也进入新的高峰。

2.2 中国专利申请状况分析

墨盒作为打印机行业最主要的耗材之一，对废弃墨盒的再制造及再利用也越来越受到国内外耗材生产企业的重视。我国的一些企业也一直致力与墨盒的回收再利用。墨盒的回收再利用不仅仅有助于环境的保护，对企业来说，还存在巨大的经济利润。尤其是现在我国已成为全球打印机耗材的重要生产基地，对喷墨打印机墨盒的再填充技术市场潜力巨大，也相应促进了墨盒的再填充技术在我国的发展，因此，世界及我国的喷墨打印机生及相关耗材产商都想从我国墨盒再填充市场的大蛋糕上分一杯羹，激烈的竞争同时也影响着墨盒再填充领域的专利分布情况。

2.2.1 中国喷墨打印机墨盒再填充技术历年的申请状况

图2是我国在墨盒再填充领域每年的专利申请量，2000年以前喷墨墨盒再填充术专利申请量较少，墨盒回收循环使用技术处于萌芽期，随着喷墨打印技术的发展，在2001年到2003年期间对墨盒循环使用的研究明显加快，而2004年以后，喷墨打印机更加普及，随之而来的是对墨盒等耗材需求量的增大，同时也促使我国对墨盒再填充技术研究的急剧攀升，在2008年至2010年达到顶峰，随着墨盒再填充技术趋于成熟，其申请量在2010年后出现稳步回落，而伴随着科学技术的发展及人们环保理念的深入，墨盒的再填充技术的专利申请量在近期又有了明显回升。

2.2.2 喷墨打印机墨盒再填充技术中国专利申请主要申请人

我国喷墨打印机墨盒再填充技术的专利申请多集中于长三角和珠三角一带，尤其是广东地区的申请数量遥遥领先于全国其他省份，这也体现了广东地区在打印行业内的领先地位。从图3中可以看出，国内的珠海天威公司及珠海纳思达公司的申请量较多，珠海纳思达和珠海天威是国内较为成熟的打印机耗材企业，同时也进一步反应了珠三角一带打印领域的发展。日本的精工爱普生株式会社、及兄弟工业株式会社的申请量页较为客观，其原因在于日本的打印机领域处于世界先进水平，同时也可看出日本公司对中国打印机耗材市场的重视。从图中还能发现，在墨盒的再填充技术领域中，个人申请的比重也不可忽视，随着打印机的小型化，家庭用打印机也越来越普遍，而墨盒作为打印机最主要的耗材，国内也有不少个人看重了墨盒在填充循环使用的商机，同时，也反映出我国民众知识产权保护意识的提高，及发明创新的积极性。

3 结语

分析表明，喷墨打印机墨盒再填充技术是与原生墨盒的结构及喷墨打印机的普及密切相关的，随着喷墨打印机的普及，民众对打印耗材的需求量也急剧攀升，墨盒作为打印机最主要的耗材之一，其多为一次性消耗品，这导致打印机使用者的使用成本过大，无形中催生了墨盒再填充技术的出现与发展。而墨盒再填充是实现墨盒循环再利用的关键，随着绿色打印理念的提出及国家与政府对环境保护的重视，废旧物的循环再利用已成为势不可挡的趋势，这在一定程度是也促进了墨盒再填充技术的发展。

我国目前在喷墨打印机墨盒再填充方面的专利申请处于蓬勃期，且随着国内市场对墨盒再填充技术的需求，了解国内的这一技术领域的专利发展情况无论对于专利实质审查工作还是掌握企业的发展方向都具有一定的指导作用。

参考文献：

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[3]薛飞.打印机墨盒专利之争尚未结束[J].中国知识产权报，2007，10（08）.