数字印刷产业发展现状与趋势研究

常梦礼，张 晨

（中国乐凯集团有限公司 河北 保定 071054）

0 引言

数字印刷技术是区别于传统印刷工艺的新兴技术，如图1所示。这种技术是将图文信息通过扫描转换为数字信号后，再以网络传输到数字印刷机上，在承印材料上进行直接印刷。通俗来讲，数字印刷即为无版印刷，无需版材这种信息传递介质，直接将数字化的图文信息印到承印材料上。从功能上看，数字印刷有两大技术系统：一个是印前系统（软件为主）；另一个是数字印刷机（硬件）。

1 数字印刷技术

1.1 数字印刷技术分类

数字印刷有两大技术体系：一种是静电成像技术，另一种是喷墨印刷技术。

1.1.1 静电成像技术

静电成像分别是由充电、曝光、显影以及转印等若干个单元组成。首先是感光鼓带上电荷，然后将待印的文字或者图像用激光扫描到光导体表面，被光照的部分电阻下降，没有光照的部分依旧保留有带电电荷，从而形成潜像；随后墨粉中带有异性电荷的部分被感光鼓吸附，潜像就这样变成了可见像；最后，墨粉影像在转印电晕电场的吸附下被转印到纸张上，从而实现图像的复制。

1.1.2 喷墨印刷技术

喷墨印刷则是一种无接触印刷技术，电脑中储存的信息或者扫描的图文信息传输到喷墨印刷机以后，在控制器对喷墨单元的控制下，油墨直接从喷嘴喷出，印在物体上，从而实现印刷成像。

喷墨印刷技术种类较多，根据喷墨方式的不同，连续喷墨、按需喷墨是两个最主流的技术分支。

连续喷墨技术，主要原理是墨滴受到驱动装置的影响，从喷嘴高速喷射而出，之后受电场偏转作用力的影响，带有电荷的墨滴发生偏转、不带电荷的墨滴直线飞行，分别落到纸张等承印物体表面或直接摄入回收装置以循环使用。连续喷墨技术工作原理详见图2。该技术优点是喷头和介质之间距离可以比较大、适应不同介质、喷嘴不容易结垢阻塞、速度快；缺点是流体处理系统比较复杂、墨水利用率偏低、溶剂易挥发、补充溶剂次数较多。该技术在对精度要求不高或者要求快速印刷的场景下应用较多。

按需喷墨技术，是按照印刷需求进行喷墨印刷，其主要步骤是将图文信息改变为脉冲电信号，再使用驱动压电陶瓷，使喷头内部腔体发生形变并形成压力波，从而将墨滴按照需求量和位置喷射而出，工作原理如图3所示。与连续喷墨相比，该技术需要的装备较少，结构简单，符合印刷节约型、环保型的未来发展趋势，伴随着技术的更新迭代，即将成为未来喷墨印刷的主流技术方向。

1.2 数字印刷技术应用领域

从我国数字印刷机装机总量的分布看，传统印刷领域（包括商业印刷企业、出版印刷企业、包装及标签印刷企业、商业票据印刷企业等）占23%，复印打印领域（数字快印企业）占62%，机关文印占15%，如图4所示。专用数字设备和喷墨系统的安装全部集中于传统印刷领域。

2 全球数字印刷市场

2.1 数字印刷加速占领市场

相对于传统有版印刷，数字印刷凭借着快速兼具灵活的优势，正在逐渐渗入到社会各个行业以及生产生活的各个方面，而且从国内国际市场表现来看，这一现象十分明显。从行业发展趋势来看，数字印刷市场在创新市场模式、提升技术水平、增强行业引领力方面苦练内功，开始引领行业前沿。根据Smithers Pira关于《2024年数字印刷与胶印的未来》报告内容显示，通过产品组合以及工艺升级等方式，在2014—2024年的10年里，印刷品的平均价值在呈现稳步增长的态势。2014年全球印刷产业市值约为7 506亿美元，2019年增长至8 083亿美元，预计2024年将达到8 627亿美元，达到1.3%的年均复合增长率，印刷产业的增值潜力依然存在。

德鲁巴印刷展是印刷业发展风向标，每4年举办一届。在2016年展会上，数字印刷成为行业最大的关注焦点，展会上，展览数字印刷设备的场地面积大幅增长，挑战传统设备，成为展示面积第一位的热门展品。在排名前7的印刷设备厂商中，有6家展览了数字印刷设备。

业界普遍认为，“市场需要”“技术满足”是任何一项新技术、新产品能否顺利进入市场的关键前提。在市场需要方面，不断提高的物质基础和人民对美好生活的追求，使得人们更加追求个性化、小众化的事物，生活观念的变化为数字印刷的发展带来了机遇，而只适合大批量的胶版印刷则无法满足这一市场需求的变化。在技术满足方面，质量、印速、幅宽、介质等几个关键环节的技术攻克以后，数字印刷凭借无版、灵活、可网络连接等有版印刷无法比拟的优点，市场空间日益扩大、地位日渐上升。

2.2 喷墨数字印刷是未来趋势

2008年以后，拥有质量高、速度快、市场实用性强等特点的喷墨印刷技术迅速崛起，市场潜力巨大，并有望成为未来印刷业的主流。到2016年，喷墨印刷技术已经基本完成了出版印刷方向的扩张，开始转向传统印刷领域要求最苛刻的高端商业印刷以及包装印刷方面进行渗透。

从技术趋势看，喷墨数字印刷因印刷速度快、不受承印物限制、印刷设备广泛应用等优点，成为业界最有发展前途的技术方向。在2016年德鲁巴印刷展上，全部采用数字喷墨技术的B2幅面数字印刷机首次推出，海德堡、柯美、小森等设备巨头均有展出，这说明业务巨头都认为，喷墨数字印刷是未来的发展趋势。

表1 静电技术与喷墨技术的比较Table1 Comparison of electrostatic technology and inkjet technology

根据Smithers Pira的研究报告显示，全球喷墨印刷市场与印刷业总体市场形成了冰火两重天的对比，一方面喷墨印刷市场年增长率将达13.1%，另一方面印刷业总体市场的年增长率仅为1.3%

由于喷墨数字印刷技术的诸多优点，因而在大幅面广告业、包装业、标签业、商业印刷及印刷传媒等领域应用非常广泛。目前数字印刷各大设备厂商的改进重点和未来的发展重点都集中在了喷墨领域，他们普遍认为，喷墨技术的发展方向就是数字印刷技术的未来发展方向。

2.3 喷墨打印头快速发展

喷墨打印头是印刷设备中最为核心的元器件，也是我国印刷设备制造业尚未完成国产化替代的关键零部件。

据麦姆斯咨询介绍，2016—2018年期间，柯尼卡美能达、富士、爱普生、佳能、苏州锐发等行业巨头对已经非常成熟稳定的喷墨打印头进行了战略布局，在该领域出现了多笔重大投资，预示着喷墨打印头市场正在发生巨大变化。

热气泡技术到压电技术，传统到MEMS，各种各样的市场因素不断驱动着喷墨打印头适应市场的风云变幻，到目前，打印头适合含颜料的特种墨水，还适合白墨、金属墨等功能性墨水。

据麦姆斯咨询的公开报道，喷墨打印头市场在近五年的复合增长率预计将达到4.7%，到2024年整个市场规模有望达到33亿美元，其中增长势头最猛的工业打印头市场可达13.26%。打印头市场预测详见图5。

通过以上分析可知，数字印刷的蓬勃发展，是贴近市场需求、自身技术不断升级的结果。虽然传统印刷在今后仍能保持足够的市场体量和空间，并维持很长时间，但是数字印刷凭借无与伦比的优势和符合个性化市场需求等优势，挑战与蚕食传统印刷市场将成为必然。希望国内尚未进入数字印刷领域的印刷业龙头企业，能够认清这一客观发展规律，早着手、早布局。

3 我国数字印刷市场

3.1 我国印刷市场增势看好

国家新闻出版署在2019年主办了中国印刷业创新大会，会上公布了一组数据：截至2019年，印刷业总产值已经达到1.27万亿元的规模，其中囊括了9.8万家企业、270.4万从业人员。这表明在我国的文化产业中，印刷业已成为支柱行业之一。

图6展示了我国印刷业总产值的数据，可以明显看到，2012年以来增速放缓，首次跌至9.6%；2013—2015年，增速进一步下滑，直到2016年增速跌至历史最低的2.7%；2017、2018年以后，印刷业开始企稳回升，回归正常轨道。

3.2 我国印刷机装机量稳中有增

《2021“数字印刷在中国”数字印刷机装机量调查报告》显示，单张纸高端彩色数字印刷机的总装机数量再创历史新高，到2021年7月总装机数量已达到2 815台，增长率约为4%，目前受新冠肺炎疫情的影响，增速略有下降，见表2。

表2 2014—2021单张纸高端彩色数字印刷机装机量 单位：台Table 2.2014-2021 Sheet paper high-end color digital printing machine installed capacity

输出影像质量好、性能稳定、幅面较宽，是单张纸高端彩色数字印刷机长期以来引以为傲的优势特点，凭借这一特点，它既可通过大幅分切降低单张印刷成本，又可以满足高端个性化的需求。但是自2020年以来，新冠肺炎疫情的持续反复使得原业务量减少，与此同时，凭借产能的优势，新型彩色轮转喷墨印刷设备开始进军该业务市场并争夺市场份额，这是造成高端彩色数字印刷机总装机数量持续降低的主要原因。所以，输出应用端也在根据市场需求对设备产能进行分配调整，用设备先进性、高效率应对数字印刷市场未来更加激烈的竞争。

综上，尽管2020年以来，我国印刷市场受到一定冲击，但是增长势头仍然在，在疫情防控常态化下，数字印刷市场前景依旧广阔。

3.3 我国数字印刷产业发展面临的困境

尽管市场前景良好，数字印刷很有可能迎来爆发式增长，但我国数字印刷产业却面临如下制约：

1）对国外设备和耗材依存度高，缺乏话语权。我国工业喷墨打印头行业处于初级应用阶段。喷墨头属于高精度微电子产品，其生产制造涉及传热学、流体力学、工程热力学等多门学科，进入的技术门槛非常高，国内印刷制造企业始终未能攻克这一技术。因此，国内企业，特别是印刷业龙头企业，尽快着手研发具有自主知识产权的喷墨打印头，对补齐我国印刷产业链供应链具有重大意义，同时也具有客观的经济效益。目前国内仅有少数几家单位研发，喷墨头技术亟需突破。

2）数字印刷门店“散弱小”现象突出。到目前为止，我国数字印刷领域的主要终端依然是从事图文制作印刷的街边门店，存在位置分散、技术较弱、体量较小等特点，使得这些门店不具备扛起行业领军大旗的基本资质。

3）个性化订单无法批量满足。数字印刷拥有满足个性化需求和高速印刷的能力使得它面临两个矛盾，一是零星订单的收入和庞大折旧成本之间的矛盾，二是不计其数的店面与不饱和的业务量之间的矛盾。到目前为止，还未发现有效的商业模式能够化解这两个矛盾。

追求个性化创新会增加运营成本。个性化是印刷业的一柄双刃剑，满足个性化需求是数字印刷的强项，但也是制约印刷业批量化生产的关键阻碍，过于追求个性化会增加设计和沟通成本。若利用模块化设计减少成本，则会减少客户的个性化热情，如何处理这个矛盾，需要不断探索。

4）数字印刷技术的研发力度不够。来自美国《快速印刷》发布的数据显示，美国印刷业在2012年采用胶印的销售额占比21.4%，采用数字印刷的销售额占比42.5%，而同一时期，我国数字印刷销售额只占整体印刷业的1%。产业基础单薄、创新投入较少、关键装备无法实现自主可控是我国数字印刷产业发展较慢的主要原因。因此，在全国政协十二届五次会议上，时任全国政协委员、湖北教育出版社副社长的唐瑾向大会提交了《关于以数字喷墨技术为突破点，推动我国向印刷强国迈进的建议》的提案报告，呼吁政府像推动高铁发展进程一样推动印刷业发展，充分利用中国拥有广阔市场的优势迅速做大做强印刷业。

4 结语

随着科学技术的发展与进步，数字印刷已经具备了在市场中“开疆拓土”的各项能力，国内企业应把握时机，坚定且明确自己的发展战略，集中力量开展喷墨印刷技术及设备方面的自主研发，在市场尚未完全爆发前，占据有利时机，促进数字印刷技术在中国市场迅速崛起。