噴墨打印頭的創新之路：我的發明故事

噴墨打印頭的創新之路：我的發明故事

Tu Xiang Zheng (塗向真)

十年前，我回到北京度假，由於在微機電研發中做出了成績，有點名氣，加上諸多好友捧場，招來不少訪客。其中就有一家做噴墨打印機的公司找上門來，委托我幫他 們開發噴墨打印頭。這家公司的總經理告訴我，他們的噴墨打印機用的墨盒，是美國惠普公司原用於淘汰的噴墨打印機上的。他們被告訴，這種墨盒即將停產，他們的產品麵臨無米之炊。我對他們的要求感到有些意外，盡管我同情他們的處境，但我對噴墨打印頭的確是丈二和尚摸不著頭腦。無奈，他們情真意切，我實在不好意 思推辭，隻好實話對他說，我從未接觸過噴墨打印頭，雖然有人把噴墨打印頭說成是微機電係統的應用範疇，但我的工作卻從未涉及到這類研發。請他們容我先做文 獻調研，再給他們一個準確答複。

不調研還不知道深淺，調研後我嚇了一跳。噴墨打印機的創始人，是日本的佳能和美國的惠普，這都是信息產業的世界巨人。噴墨打印機如同其它的信息產品一樣，從它誕生的那一刻開始就快速發展，產品不停地更新換代，新技術層出不窮。為了維護領先地位，這兩家公司幾乎每隔2-3天就有一項噴墨打印頭的專利問世，我當時查到惠普公司的專利就有169項，佳能公司的噴墨打印頭專利也不會少於這個數目。

我仔細分析了惠普公司的專利，發現他們的核心專利實際上隻有2-3份，其它專利都是保護性的專利，用來保護他們的核心專利，不至於被其它公司申請的專利所取代。讓我驚歎的是，惠普公司的保護性專利構建起來的保護網，竟是那麽嚴嚴實實和密密麻麻，真的是做到了針插不進和水潑不入的程度。

難怪台灣比較正規的噴墨打印機墨盒公司，寧願接受惠普公司的專利技術轉讓，而不去獨自開發噴墨打印頭的製造技術。也有一些山寨墨盒公司，受豐厚利潤的驅使， 見利忘義，盜用惠普公司的專利仿製和造假，搶占主流市場，惠普公司忍無可忍，告上法庭。在法律製裁下，不少山寨墨盒公司損失慘重，有的一蹶不振，退出市場。

在 我深入研究了惠普專利的基本特征後，頓時感到眼前一亮。我發現惠普的專利並不是完美無缺，不可跨越。最明顯的缺點是，惠普的專利雖然用到微機械技術，但沒有充分發揮微機電的優勢，采用的主要製造手段還是老一套的貼片技術，而不是最先進的集成技術。我感到有底氣了，挑戰惠普的噴墨打印頭不是夢想，隻要在微機 電上好好做文章，完全可能繞過惠普專利的限製，另辟蹊徑，設計出既可在應用上取代惠普的噴墨打印頭，又可在製造技術上與惠普有所區別。有了這些認知後，我給委托公司的答複是：“我原意接受你們的委托，但從製造打 印頭到組裝成墨盒需要二年時間，恐怕難解你們的燃眉之急。我可以提供掩膜版圖和製造工藝流程，但承擔實施的代工單位要由你們在國內找，並由你們提供研發資 金。”。委托公司欣然表示同意，讓我盡快著手設計。

經過一個多月的努力，我設計出噴墨打印頭。我的設計與惠普的打印頭的主要區別，可以形象化比喻為，惠普的打印頭是火車，我的打印頭是地鐵，惠普的在地上跑，我的在地下跑。這裏所說的地上和地下，是比喻矽片的表麵和矽片表麵的下麵，惠普的和我的是上下有別，界限分明，不可能混淆在一起。從技術角度看來，我設計的打印頭的最大特點，是充分利用微機械鑽洞挖槽的絕招，在矽片內雕刻出三維空間結構。恰恰在 這點上，惠普的打印頭沒有體現出來。歸結起來，我挑戰惠普的策略是，避開對手的強項，找出其薄弱環節，轉化為我方的優勢，充分發揮，攻而破之。

經我推薦，打印頭的試製由我 以前工作過的研究所承擔。我離開這個所已經十多年了，但一直充滿著懷念之情。我大學畢業後就來到這個所，在這裏摸爬滾打度過了二十多個春秋。恩師的教導， 同事的友情，實驗的苦樂，論文的推敲，許多往事，一幕幕就象放映電影一樣在眼前晃動，我的心情感受是甜蜜無比和感慨萬分。研究所不負重托，半年時間內就把打印頭芯片做出來了。可惜的是，委托公司缺乏後勁，沒有繼續資助完成第二期和第三期工程。第一期工程是，在打印頭芯片上增加CMOS開關陣列，第二期工程是，將集成的打印頭芯片組裝到墨盒上。

我回到美國後，繼續擠時間，查資料，補充和修改我設計的噴墨打印頭。在國內實施的過程中，發現不少問題，比如，有的工藝條件不合適，有的加工設備不恰當等，都需要調整和優化。

大慨又過了半年多，我提交了發明專利申請，最後獲得美國專利局的發明專利授權。專利名稱：High efficiency monolithic thermal ink jet print head，專利號：6,622,373，授權日期：September 23, 2003。

伴隨著這項專利，衍生出不少故事，就說發生在台灣的兩個吧。我有四項美國發明專利轉讓給台灣的一家微機電公司，為此我要經常去台灣，指導這家公司實現專利產 業化。有一家打印機公司和一家墨盒公司都找到微機電公司，要求替他們開發和製造打印頭。微機電公司知道我還有很多專利，特別是噴墨打印頭專利，原先也是想要的，隻是我怕他們做不過來，沒有同意。這次有用戶，想用我的打印頭專利做樣品，征求我的意見。雖然沒有簽轉讓協議，但彼此經過一段時間的合作，已經建立 起一定的默契，也就表示同意。微機電公司用我的專利，很快就試製出打印頭芯片。可是不久，不愉快的事情就接二連三地出現了。

打印機公司說，他們是大公司，不能用外來的專利，要我與他們共同申請一份專利。他們利用實施所收集的數據和結果，編寫了一份專利申請，要我作為合作發明人的 身份與他們共同簽名。他們為了得到我的專利，采用占而有之，取而代之的做法，讓我感到非常氣憤，我毫不留情地揭露他們卑鄙行徑，義正詞嚴地拒絕了他們的無 理要求。並且警告他們，休想打我的專利的歪主意，否則，我將告上美國法庭。

墨盒公司是很想繼續做下去，並願提供他們設計的CMOS電路模版，但由於兩家公司在開發費分擔和加工費用計算問題上分歧太大，

長時間得不到解決，我作調解也無用，最後這個項目就不了了之了。