數字印刷產業發展現狀與趨勢研究

常夢禮，張 晨

（中國樂凱集團有限公司 河北 保定 071054）

0 引言

數字印刷技術是區別于傳統印刷工藝的新興技術，如圖1所示。這種技術是將圖文信息通過掃描轉換為數字信號后，再以網絡傳輸到數字印刷機上，在承印材料上進行直接印刷。通俗來講，數字印刷即為無版印刷，無需版材這種信息傳遞介質，直接將數字化的圖文信息印到承印材料上。從功能上看，數字印刷有兩大技術系統：一個是印前系統（軟件為主）；另一個是數字印刷機（硬件）。

1 數字印刷技術

1.1 數字印刷技術分類

數字印刷有兩大技術體系：一種是靜電成像技術，另一種是噴墨印刷技術。

1.1.1 靜電成像技術

靜電成像分別是由充電、曝光、顯影以及轉印等若干個單元組成。首先是感光鼓帶上電荷，然后將待印的文字或者圖像用激光掃描到光導體表面，被光照的部分電阻下降，沒有光照的部分依舊保留有帶電電荷，從而形成潛像；隨后墨粉中帶有異性電荷的部分被感光鼓吸附，潛像就這樣變成了可見像；最后，墨粉影像在轉印電暈電場的吸附下被轉印到紙張上，從而實現圖像的復制。

1.1.2 噴墨印刷技術

噴墨印刷則是一種無接觸印刷技術，電腦中儲存的信息或者掃描的圖文信息傳輸到噴墨印刷機以后，在控制器對噴墨單元的控制下，油墨直接從噴嘴噴出，印在物體上，從而實現印刷成像。

噴墨印刷技術種類較多，根據噴墨方式的不同，連續噴墨、按需噴墨是兩個最主流的技術分支。

連續噴墨技術，主要原理是墨滴受到驅動裝置的影響，從噴嘴高速噴射而出，之后受電場偏轉作用力的影響，帶有電荷的墨滴發生偏轉、不帶電荷的墨滴直線飛行，分別落到紙張等承印物體表面或直接攝入回收裝置以循環使用。連續噴墨技術工作原理詳見圖2。該技術優點是噴頭和介質之間距離可以比較大、適應不同介質、噴嘴不容易結垢阻塞、速度快；缺點是流體處理系統比較復雜、墨水利用率偏低、溶劑易揮發、補充溶劑次數較多。該技術在對精度要求不高或者要求快速印刷的場景下應用較多。

按需噴墨技術，是按照印刷需求進行噴墨印刷，其主要步驟是將圖文信息改變為脈沖電信號，再使用驅動壓電陶瓷，使噴頭內部腔體發生形變并形成壓力波，從而將墨滴按照需求量和位置噴射而出，工作原理如圖3所示。與連續噴墨相比，該技術需要的裝備較少，結構簡單，符合印刷節約型、環保型的未來發展趨勢，伴隨著技術的更新迭代，即將成為未來噴墨印刷的主流技術方向。

1.2 數字印刷技術應用領域

從我國數字印刷機裝機總量的分布看，傳統印刷領域（包括商業印刷企業、出版印刷企業、包裝及標簽印刷企業、商業票據印刷企業等）占23%，復印打印領域（數字快印企業）占62%，機關文印占15%，如圖4所示。專用數字設備和噴墨系統的安裝全部集中于傳統印刷領域。

2 全球數字印刷市場

2.1 數字印刷加速占領市場

相對于傳統有版印刷，數字印刷憑借著快速兼具靈活的優勢，正在逐漸滲入到社會各個行業以及生產生活的各個方面，而且從國內國際市場表現來看，這一現象十分明顯。從行業發展趨勢來看，數字印刷市場在創新市場模式、提升技術水平、增強行業引領力方面苦練內功，開始引領行業前沿。根據Smithers Pira關于《2024年數字印刷與膠印的未來》報告內容顯示，通過產品組合以及工藝升級等方式，在2014—2024年的10年里，印刷品的平均價值在呈現穩步增長的態勢。2014年全球印刷產業市值約為7 506億美元，2019年增長至8 083億美元，預計2024年將達到8 627億美元，達到1.3%的年均復合增長率，印刷產業的增值潛力依然存在。

德魯巴印刷展是印刷業發展風向標，每4年舉辦一屆。在2016年展會上，數字印刷成為行業最大的關注焦點，展會上，展覽數字印刷設備的場地面積大幅增長，挑戰傳統設備，成為展示面積第一位的熱門展品。在排名前7的印刷設備廠商中，有6家展覽了數字印刷設備。

業界普遍認為，“市場需要”“技術滿足”是任何一項新技術、新產品能否順利進入市場的關鍵前提。在市場需要方面，不斷提高的物質基礎和人民對美好生活的追求，使得人們更加追求個性化、小眾化的事物，生活觀念的變化為數字印刷的發展帶來了機遇，而只適合大批量的膠版印刷則無法滿足這一市場需求的變化。在技術滿足方面，質量、印速、幅寬、介質等幾個關鍵環節的技術攻克以后，數字印刷憑借無版、靈活、可網絡連接等有版印刷無法比擬的優點，市場空間日益擴大、地位日漸上升。

2.2 噴墨數字印刷是未來趨勢

2008年以后，擁有質量高、速度快、市場實用性強等特點的噴墨印刷技術迅速崛起，市場潛力巨大，并有望成為未來印刷業的主流。到2016年，噴墨印刷技術已經基本完成了出版印刷方向的擴張，開始轉向傳統印刷領域要求最苛刻的高端商業印刷以及包裝印刷方面進行滲透。

從技術趨勢看，噴墨數字印刷因印刷速度快、不受承印物限制、印刷設備廣泛應用等優點，成為業界最有發展前途的技術方向。在2016年德魯巴印刷展上，全部采用數字噴墨技術的B2幅面數字印刷機首次推出，海德堡、柯美、小森等設備巨頭均有展出，這說明業務巨頭都認為，噴墨數字印刷是未來的發展趨勢。

表1 靜電技術與噴墨技術的比較Table1 Comparison of electrostatic technology and inkjet technology

根據Smithers Pira的研究報告顯示，全球噴墨印刷市場與印刷業總體市場形成了冰火兩重天的對比，一方面噴墨印刷市場年增長率將達13.1%，另一方面印刷業總體市場的年增長率僅為1.3%

由于噴墨數字印刷技術的諸多優點，因而在大幅面廣告業、包裝業、標簽業、商業印刷及印刷傳媒等領域應用非常廣泛。目前數字印刷各大設備廠商的改進重點和未來的發展重點都集中在了噴墨領域，他們普遍認為，噴墨技術的發展方向就是數字印刷技術的未來發展方向。

2.3 噴墨打印頭快速發展

噴墨打印頭是印刷設備中最為核心的元器件，也是我國印刷設備制造業尚未完成國產化替代的關鍵零部件。

據麥姆斯咨詢介紹，2016—2018年期間，柯尼卡美能達、富士、愛普生、佳能、蘇州銳發等行業巨頭對已經非常成熟穩定的噴墨打印頭進行了戰略布局，在該領域出現了多筆重大投資，預示著噴墨打印頭市場正在發生巨大變化。

熱氣泡技術到壓電技術，傳統到MEMS，各種各樣的市場因素不斷驅動著噴墨打印頭適應市場的風云變幻，到目前，打印頭適合含顏料的特種墨水，還適合白墨、金屬墨等功能性墨水。

據麥姆斯咨詢的公開報道，噴墨打印頭市場在近五年的復合增長率預計將達到4.7%，到2024年整個市場規模有望達到33億美元，其中增長勢頭最猛的工業打印頭市場可達13.26%。打印頭市場預測詳見圖5。

通過以上分析可知，數字印刷的蓬勃發展，是貼近市場需求、自身技術不斷升級的結果。雖然傳統印刷在今后仍能保持足夠的市場體量和空間，并維持很長時間，但是數字印刷憑借無與倫比的優勢和符合個性化市場需求等優勢，挑戰與蠶食傳統印刷市場將成為必然。希望國內尚未進入數字印刷領域的印刷業龍頭企業，能夠認清這一客觀發展規律，早著手、早布局。

3 我國數字印刷市場

3.1 我國印刷市場增勢看好

國家新聞出版署在2019年主辦了中國印刷業創新大會，會上公布了一組數據：截至2019年，印刷業總產值已經達到1.27萬億元的規模，其中囊括了9.8萬家企業、270.4萬從業人員。這表明在我國的文化產業中，印刷業已成為支柱行業之一。

圖6展示了我國印刷業總產值的數據，可以明顯看到，2012年以來增速放緩，首次跌至9.6%；2013—2015年，增速進一步下滑，直到2016年增速跌至歷史最低的2.7%；2017、2018年以后，印刷業開始企穩回升，回歸正常軌道。

3.2 我國印刷機裝機量穩中有增

《2021“數字印刷在中國”數字印刷機裝機量調查報告》顯示，單張紙高端彩色數字印刷機的總裝機數量再創歷史新高，到2021年7月總裝機數量已達到2 815臺，增長率約為4%，目前受新冠肺炎疫情的影響，增速略有下降，見表2。

表2 2014—2021單張紙高端彩色數字印刷機裝機量 單位：臺Table 2.2014-2021 Sheet paper high-end color digital printing machine installed capacity

輸出影像質量好、性能穩定、幅面較寬，是單張紙高端彩色數字印刷機長期以來引以為傲的優勢特點，憑借這一特點，它既可通過大幅分切降低單張印刷成本，又可以滿足高端個性化的需求。但是自2020年以來，新冠肺炎疫情的持續反復使得原業務量減少，與此同時，憑借產能的優勢，新型彩色輪轉噴墨印刷設備開始進軍該業務市場并爭奪市場份額，這是造成高端彩色數字印刷機總裝機數量持續降低的主要原因。所以，輸出應用端也在根據市場需求對設備產能進行分配調整，用設備先進性、高效率應對數字印刷市場未來更加激烈的競爭。

綜上，盡管2020年以來，我國印刷市場受到一定沖擊，但是增長勢頭仍然在，在疫情防控常態化下，數字印刷市場前景依舊廣闊。

3.3 我國數字印刷產業發展面臨的困境

盡管市場前景良好，數字印刷很有可能迎來爆發式增長，但我國數字印刷產業卻面臨如下制約：

1）對國外設備和耗材依存度高，缺乏話語權。我國工業噴墨打印頭行業處于初級應用階段。噴墨頭屬于高精度微電子產品，其生產制造涉及傳熱學、流體力學、工程熱力學等多門學科，進入的技術門檻非常高，國內印刷制造企業始終未能攻克這一技術。因此，國內企業，特別是印刷業龍頭企業，盡快著手研發具有自主知識產權的噴墨打印頭，對補齊我國印刷產業鏈供應鏈具有重大意義，同時也具有客觀的經濟效益。目前國內僅有少數幾家單位研發，噴墨頭技術亟需突破。

2）數字印刷門店“散弱小”現象突出。到目前為止，我國數字印刷領域的主要終端依然是從事圖文制作印刷的街邊門店，存在位置分散、技術較弱、體量較小等特點，使得這些門店不具備扛起行業領軍大旗的基本資質。

3）個性化訂單無法批量滿足。數字印刷擁有滿足個性化需求和高速印刷的能力使得它面臨兩個矛盾，一是零星訂單的收入和龐大折舊成本之間的矛盾，二是不計其數的店面與不飽和的業務量之間的矛盾。到目前為止，還未發現有效的商業模式能夠化解這兩個矛盾。

追求個性化創新會增加運營成本。個性化是印刷業的一柄雙刃劍，滿足個性化需求是數字印刷的強項，但也是制約印刷業批量化生產的關鍵阻礙，過于追求個性化會增加設計和溝通成本。若利用模塊化設計減少成本，則會減少客戶的個性化熱情，如何處理這個矛盾，需要不斷探索。

4）數字印刷技術的研發力度不夠。來自美國《快速印刷》發布的數據顯示，美國印刷業在2012年采用膠印的銷售額占比21.4%，采用數字印刷的銷售額占比42.5%，而同一時期，我國數字印刷銷售額只占整體印刷業的1%。產業基礎單薄、創新投入較少、關鍵裝備無法實現自主可控是我國數字印刷產業發展較慢的主要原因。因此，在全國政協十二屆五次會議上，時任全國政協委員、湖北教育出版社副社長的唐瑾向大會提交了《關于以數字噴墨技術為突破點，推動我國向印刷強國邁進的建議》的提案報告，呼吁政府像推動高鐵發展進程一樣推動印刷業發展，充分利用中國擁有廣闊市場的優勢迅速做大做強印刷業。

4 結語

隨著科學技術的發展與進步，數字印刷已經具備了在市場中“開疆拓土”的各項能力，國內企業應把握時機，堅定且明確自己的發展戰略，集中力量開展噴墨印刷技術及設備方面的自主研發，在市場尚未完全爆發前，占據有利時機，促進數字印刷技術在中國市場迅速崛起。