我國陶瓷噴墨打印技術(shù)專利信息檢索匯總分析

杜付成 劉杰

摘 要：本文對十幾年來公開公告的我國陶瓷噴墨打印技術(shù)專利信息進行了系統(tǒng)的檢索和分析，全面展現(xiàn)了我國陶瓷噴墨打印技術(shù)的現(xiàn)狀、專利申請的分布，以及涉及領(lǐng)域的實際情況，并分析了我國陶瓷噴墨打印技術(shù)的發(fā)展趨勢，為我國陶瓷噴墨打印技術(shù)的研究和應(yīng)用提供了參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：陶瓷噴墨打印技術(shù)；陶瓷噴墨墨水；專利

1 引言

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在此背景下，噴墨打印技術(shù)應(yīng)運而生，噴墨打印技術(shù)是20世紀70年代成功開發(fā)出的一種無接觸、無壓力、無印版的印刷技術(shù)。它將墨水通過打印噴頭上的噴嘴噴射到各種介質(zhì)表面，實現(xiàn)了非接觸、高速度、低噪聲的圖文印刷[1]。

在噴墨打印技術(shù)的基礎(chǔ)上，陶瓷噴墨打印技術(shù)是將特殊的粉體制備成墨水（即陶瓷油墨）[2-4]，通過計算機控制，利用特制的打印機將配置好的陶瓷油墨以特定的圖案直接打印到陶瓷基體（一般為生坯）表面上。而印刷在陶瓷基體表面上經(jīng)過燒結(jié)后的陶瓷油墨，可以對陶瓷基體進行表面改性或表面裝飾。由于陶瓷噴墨打印技術(shù)具有操作簡單、可控性強、打印誤差小等特點，因此，具有較好的應(yīng)用前景。

2 我國陶瓷噴墨打印技術(shù)專利信息的總體分析

為了詳細和深入了解我國陶瓷噴墨打印技術(shù)的專利技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，筆者對國家知識產(chǎn)權(quán)局中國專利數(shù)據(jù)庫進行了檢索，截止到2013年公開公告的專利數(shù)據(jù)，得到與陶瓷噴墨打印技術(shù)相關(guān)的發(fā)明與實用新型專利數(shù)據(jù)有42條，如表1所示。

2.1 陶瓷噴墨打印技術(shù)專利趨勢分析

圖1是我國陶瓷噴墨打印技術(shù)專利申請量的總體趨勢。

從圖1中可以看出，自1992年伊馬治公司在我國申請了第一份關(guān)于陶瓷噴墨打印技術(shù)的專利后，有長達8年的專利空白期。之后專利申請量緩慢增大，近2年來，專利申請量突然爆發(fā)性增長。

2.2 陶瓷噴墨打印技術(shù)專利申請人分析

通過對陶瓷噴墨打印技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠纳暾埲诉M行了分析，其中，陶瓷噴墨打印技術(shù)專利的前3位的專利申請情況如表2所示。進一步地分析各申請人所申請專利的細分領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)各申請人的專利申請側(cè)重點不同，湯振華所申請的專利都屬于陶瓷噴墨打印設(shè)備領(lǐng)域；廣東道氏技術(shù)股份有限公司所申請的專利中，其中，3個專利屬于陶瓷顏料領(lǐng)域，2個專利屬于陶瓷油墨配方領(lǐng)域；而松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社所申請的專利都是關(guān)于功能陶瓷（尤其是電子陶瓷）噴墨打印技術(shù)領(lǐng)域。

結(jié)合表1、表2可以看出，陶瓷噴墨打印技術(shù)專利申請量最多的地區(qū)是我國的廣東省，共有24項。而國外在我國申請?zhí)沾蓢娔蛴〖夹g(shù)專利的有日本、美國、意大利、法國等，說明這些國家在陶瓷噴墨打印技術(shù)領(lǐng)域中占有較大的優(yōu)勢。

3 我國陶瓷噴墨打印技術(shù)專利的發(fā)展?fàn)顩r及實例分析

3.1 陶瓷油墨專利發(fā)展?fàn)顩r及實例分析

陶瓷油墨一般由在燒成處理后起表面改性或表面裝飾作用的特殊粉體、溶劑，以及各種添加劑組成，關(guān)于陶瓷油墨的專利有25項。

1992年，法國的伊馬治公司申請了我國首個關(guān)于陶瓷油墨的專利，專利名為“用于標(biāo)記或物品裝飾，尤其是陶瓷裝飾的墨水”，申請?zhí)枮?2104899.8。該墨水的組成為：一種或多種在溶劑中可溶金屬鹽0%～40%、一種或多種溶劑0%～40%、一種或多種有機染料0%～5%、聚合物0%～10%。2000年，美國費羅公司申請了通過噴墨印刷機對物品釉面表面裝飾的4種獨立的油墨的專利，專利名為“用于陶瓷釉面磚（瓦）和表面的彩色噴墨印刷的獨特的油墨和油墨組合”，申請?zhí)枮?0818261.2。第一種油墨包括用于生成藍綠色的可溶性的鈷配合物；第二種油墨包括用于生成洋紅色的可溶性金配合物；第三種油墨包括用于生成黃色的可溶性的過渡金屬配合物；第四種包括用于生成黑色的可溶性釕配合物。2001年，費羅公司申請的另一份專利中，限定了裝飾陶瓷基體漿料的粘度，在0.01～20000mPa·s之間。

2005年，日本的松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社申請了名為“噴墨打印用墨水”的專利，申請?zhí)枮?00510078050.2，并闡述了改噴墨打印用的墨水，具有粉狀體、樹脂和溶劑，其中，粉狀體的粒徑在0.001～30μm之間，比重在1.0以上的導(dǎo)電性粉狀體、介質(zhì)粉狀體、玻璃粉狀體、陶瓷粉狀體、金屬粉狀體、電阻粉狀體、磁性粉狀中的一種或2種以上混合的粉狀體。

2006年，臺灣的財團法人工業(yè)技術(shù)研究院以及中國制釉股份有限公司，聯(lián)合申請了名為“高色濃度微細化無機顏料、其制法及無機顏料墨水組合物”的專利（申請?zhí)枮?00610106160.X），該專利中的顏料被研磨至次微米或納米粒徑，然后被分散到溶劑中制成墨水組合物。

3.2 陶瓷噴墨打印設(shè)備專利發(fā)展?fàn)顩r及實例分析

關(guān)于陶瓷噴墨打印設(shè)備的專利有11項，但都是關(guān)于陶瓷噴墨打印非重要的設(shè)備。如：日本在2005年申請了發(fā)明專利電子元件的制造方法（申請?zhí)枮椋?00510078049.X）。本發(fā)明提供一種噴墨裝置、噴墨墨水及使用該噴墨裝置和噴墨墨水的電子元件制造方法。使用具有墨水循環(huán)功能和墨水分散功能的噴墨裝置，將使用的墨水根據(jù)需要再分散，在經(jīng)由管子向墨水回收容器輸送途中，將一部分墨水送至打印噴頭，在被印刷體表面上形成規(guī)定的圖案，即使為容易沉淀、缺乏打印穩(wěn)定性的墨水，由于在墨水容器內(nèi)根據(jù)需要將墨水進行再分散，故可以防止墨水的沉淀或凝集，不會堵塞噴墨用的打印噴頭或墨水噴出口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的噴墨打印，并能夠以高成品率且穩(wěn)定地制造電子元件。

2011年，廣東金意陶陶瓷有限公司，申請了一種用于搖勻陶瓷印刷墨水的振動裝置，申請?zhí)枮椋?01120157324.8。本實用新型涉及陶瓷印刷墨水搖勻技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于搖勻陶瓷印刷墨水的振動裝置，公開了一種用于搖勻陶瓷印刷墨水的振動裝置，其包括滑槽、搖墨盤、電機。它采用了振動裝置搖墨代替現(xiàn)有人工搖墨的方式，節(jié)省了大量的人力及成本，且搖墨盤的擺動速度可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，滿足生產(chǎn)的各種加墨需要，并且該振動裝置一次可搖6瓶墨水，大大提高了工作效率。同年，廣東金意陶陶瓷有限公司還申請了一種陶瓷噴墨印刷設(shè)備的皮帶清潔裝置，申請?zhí)枮椋?01120156512.9。

湯振華申請了多項實用新型專利，如：一種陶瓷打印機墨水加熱系統(tǒng)，申請?zhí)枮椋?01120210397.9；一種陶瓷打印機墨水循環(huán)系統(tǒng)，申請?zhí)枮椋?01120210407.9；一種陶瓷打印機攪拌式一級墨盒，申請?zhí)枮椋?01120210405.X；一種打印機負壓供墨系統(tǒng)，申請?zhí)枮椋?01220197272.1等專利，他是陶瓷噴墨打印設(shè)備專利申請最多的個人。

3.3 陶瓷噴墨打印工藝專利發(fā)展?fàn)顩r及實例分析

2002年，日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社，申請了電子元件的制造方法及其制造用材料，申請?zhí)枮椋?2800730.1。本發(fā)明在陶瓷毛坯片或陶瓷毛坯片疊層體、或未進行燒結(jié)的陶瓷部件等的陶瓷基片上形成燒失性襯層，通過該燒失性襯層來改善未燒結(jié)的陶瓷部件對于墨水這樣低粘度墨的附著性，可防止墨的浸滲、流淌及厚度不均等發(fā)生，從而形成高精度的噴墨圖形。另外，該燒失性襯層在電子元件的制造過程中的燒結(jié)工序中，將被燒掉，因此不會對電子元件的可靠性產(chǎn)生不良影響。另外，通過多次反復(fù)地進行此道工序，很容易制造出具有復(fù)雜形狀的三維結(jié)構(gòu)體。

2006年，鐘家欣、劉德勤發(fā)明了陶瓷磚凹凸表面裝飾設(shè)備及利用該設(shè)備的裝飾方法，申請?zhí)枮椋?00610035939.7。本發(fā)明公開了一種陶瓷磚凹凸表面裝飾設(shè)備，包括輸送線，其特征在于，所述輸送線的工作平臺上方至少按秩序設(shè)置一組進行分色套印陶瓷色釉料的噴墨打印機、撒粉機及吸塵機。其裝飾方法是：在陶瓷磚凹凸表面或承印材料上，用噴墨打印機噴膠水、撒粉機撒色釉料，以及吸塵機吹吸去未粘附的色釉料。本發(fā)明利用打印機的數(shù)碼成像技術(shù)，將陶瓷色料間接、分次的轉(zhuǎn)移到陶瓷磚凹凸表面上，無需制版、轉(zhuǎn)產(chǎn)快，克服了用陶瓷色料制造噴墨打印墨水難度大的缺陷，具有經(jīng)濟效益高、效果好等優(yōu)點。

2010年，華東理工大學(xué)、烏海市海美斯陶瓷科技有限公司申請的輕質(zhì)節(jié)能仿天然石材的陶瓷裝飾材料及其制造方法，申請?zhí)枮椋?01010584990.X。本發(fā)明的陶瓷裝飾材料，由輕質(zhì)陶瓷基體材料、色粉顆粒料、噴墨打印陶瓷墨水和有色熔塊干粒構(gòu)成，其具體步驟為：

（1） 制備輕質(zhì)陶瓷基體造粒料；

（2） 制備色粉顆粒料；

（3） 制備有色熔塊干粒；

（4） 壓制成形；

（5） 干燥；

（6） 噴墨打印；

（7） 撒有色熔塊干粒；

（8） 在輥道窯中燒結(jié)，獲得所述的陶瓷裝飾材料。

本發(fā)明的陶瓷裝飾材料的優(yōu)點是：仿石效果逼真、傳熱系數(shù)小、保溫節(jié)能，以及具備優(yōu)良的力學(xué)、耐候和隔音性能及防腐、阻燃、防潮的功能。在其制備方法上，通過控制工藝可調(diào)整產(chǎn)品的規(guī)格、形狀、尺寸和厚度，控制產(chǎn)品孔徑的大小、密度等指標(biāo)，從而得到不同的輕質(zhì)節(jié)能仿天然石材的陶瓷裝飾材料，可適合不同用途的需要。

4 結(jié)論

近幾年來，我國陶瓷噴墨打印技術(shù)進入快速發(fā)展的階段，研究方向主要集中在陶瓷噴墨油墨的研制上。而在陶瓷噴墨打印設(shè)備，以及陶瓷噴墨打印工藝方面的研究較少。但我國廣東省是陶瓷噴墨打印技術(shù)研發(fā)最多的地區(qū)，專利數(shù)量也最多。由于陶瓷行業(yè)需求的強力拉動，因此，噴墨的前景是不可估量的。

參考文獻

[1] 黃惠寧，柯善軍，孟慶娟等.噴墨打印用陶瓷油墨的研究現(xiàn)狀及

其發(fā)展趨勢[J].中國陶瓷工業(yè)，2012（19）：27-35.

[2] 蔡曉峰.噴墨打印技術(shù)與陶瓷墨水的制備[J].佛山陶瓷，2006（7）：

35-37.

[3] 韓復(fù)興，范新暉，王太華等.淺析陶瓷墨水的發(fā)展方向[J].佛山陶

瓷， 2011（6）：1-3

[4] 秦威，胡東娜. 陶瓷噴墨色料的生產(chǎn)及其工藝探討[J].佛山陶

瓷， 2011（8）：23-25.