作为数字印刷技术的一个分支，喷墨印刷自2008年以来快速发展，现已成为印刷市场最受关注和最具潜力的新兴印刷方式之一。以drupa 2008为起点，为了抓住喷墨印刷发展的机遇，国内外企业纷纷加大在这一领域的产品研发和推广力度，在国内以北大方正为代表的企业在喷墨印刷设备研发方面也取得了很大进展。然而由于喷墨印刷的核心技术喷墨打印头生产制造工艺为少数国外公司所垄断，我国喷墨设备制造企业普遍面临核心技术缺乏带来的发展后劲不足，竞争力不强的问题。本文以国内外喷墨印刷技术的市场前景为参照，分析我国喷墨打印头市场的现状及走势。需要注意的是为与喷墨打印相区分，本文论述的主要是工业喷墨印刷及相应打印头市场。
一、全球工业喷墨印刷市场发展历程及展望
1.喷墨印刷技术发展历程
喷墨印刷技术最早出现于20世纪60年代，至80年代中期随着技术的逐步成熟，第一台商业喷墨打印机正式诞生，但由于速度和质量方面的局限，在很长一段时间内，喷墨印刷技术主要以“喷墨打印机”的形式应用于办公和家用领域，在工业领域应用空间有限。后来随着喷绘机的诞生，喷墨印刷技术开始被应用于户外广告制作，逐渐在工业化应用市场取得一席之地，但仍未进入主流印刷市场。
喷墨印刷技术正式步入主流印刷市场的标志是drupa 2008。在本届展览会上，以惠普、柯达、爱克发、北大方正为代表的几十家企业展出了各自的喷墨印刷机产品，本届展会也因此被称为“喷墨drupa”。自此以后，原本被冠以“低质量、低速度”标签的喷墨印刷技术正式进入主流印刷市场的视野，并由于在质量和速度方面的快速提升以及广泛的市场适应性逐渐成为最具市场潜力的印刷方式之一。
2.工业喷墨印刷的主要应用领域
①户外广告：户外广告喷绘是喷墨印刷技术最早进入的工业领域之一。相对其他领域，户外广告对印刷精度和印刷速度的要求不高，因而较早采用喷墨印刷。目前户外广告喷绘的市场已经十分成熟，并且随着全球城市化水平的不断提高，市场规模继续呈现上升趋势。
②陶瓷喷印：喷墨印刷技术在陶瓷领域的应用近十年来呈快速增长态势，相对于传统加工工艺，喷墨印刷技术为陶瓷生产提供了成本更低、质量更高的选择，同时可以使产品更具创意，满足客户的个性化需求。据《Ceramic World Review》杂志统计，目前全球有约9000条陶瓷生产线，其中约一半在中国。
③纺织印花:纺织印花原来主要采用丝网印刷工艺，近年来逐步开始采用喷墨印刷技术。纺织工业规模庞大，而我国是全球最大的纺织品生产国。据国家统计局数据显示,2012年我国规模以上纺织企业工业总产值达到5.78万亿元，同比增长12.3%，这为喷墨印刷技术的发展提供了巨大的空间。
④印刷电子：印刷电子是喷墨印刷技术在高科技领域的应用，主要采用喷印技术将导体、半导体、绝缘体、高分子聚合物等电子材料准确打印到所需位置，制成印刷线路板、液晶显示屏、RFID标签、光电池等高科技产品。近年来，随着智能手机、液晶电视、平板电脑等电子产品的流行，喷墨印刷技术在印刷电子领域的应用潜力十分可观。
⑤纸品印刷：纸品印刷之前主要采用胶印、凹印、柔印、网印及静电数字印刷等印刷工艺，近年来喷墨印刷技术的优势逐渐为印刷企业所接受，在出版物、标签、包装等领域，喷墨印刷技术已经占据了一定的市场份额，并将继续呈现增长态势。
此外，喷墨印刷技术在家居装饰、会议展览，乃至新兴的3D打印等领域也得到不同程度的应用。
3.全球工业喷墨印刷市场现状及前景
据印刷业咨询机构Smithers Pira公司发布的报告显示，2005年全球工业喷墨印刷市场总产值约为169亿美元，2009年达到268亿美元，2011年达到334亿美元，约占印刷业总产值的4.2%，预计2011-2017年间喷墨印刷市场年均复合增长率约为12.4%，到2017年市场总产值将达到673亿美元，在印刷业总产值中的比例将达到7%。
图1 2011-2017年全球喷墨印刷市场总产值增长情况（单位：亿美元）
(数据来源：根据Smithers Pira公司相关数据推算)
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二、我国工业喷墨印刷市场发展情况
喷墨印刷技术进入我国是在20世纪80年代中后期，最初用户主要是部分政府部门和大型企业。进入90年代以后，一方面是喷墨打印机在办公和家用领域快速普及，另一方面随着喷绘机的应用，喷墨印刷技术在工业领域的应用逐渐增多。进入2000年以后，从数字打样开始喷墨印刷技术在印刷领域的应用日渐广泛，尤其是2008年以后随着技术的成熟，喷墨印刷技术开始在各个工业领域崭露头角。
我国应用工业喷墨印刷技术的进程与世界主流市场基本同步，应用领域也基本一致。目前工业喷墨印刷技术在我国的主要应用领域同样是户外广告、陶瓷喷印、纺织印花、印刷电子、纸品印刷、家居装饰等。从各个领域的应用情况来看，工业喷墨印刷技术在户外广告领域的应用最为成熟，在陶瓷喷印、纸品印刷领域的应用正在快速提升，在纺织印花、印刷电子领域的应用刚刚起步，还有很大的提升空间。
由于我国人口众多，内需市场庞大，同时是全球制造业基地，陶瓷、纺织、印刷电子等应用工业喷墨印刷技术的主要行业产值规模在世界上遥遥领先，因而我国工业喷墨印刷市场规模在世界上亦处于领先位置。据印刷业咨询机构Smithers Pira公司发布的报告显示，2010年我国工业喷墨印刷市场总产值约为72亿美元，到2015年预计将达到122亿美元，占全球市场的20%以上。
庞大的喷墨印刷市场使我国既成为工业喷墨印刷设备的主要消费国，又成为工业喷墨印刷设备的主要制造国，从我国每年喷墨印刷设备（不含喷墨打印机）的进出口情况就可见一斑。据海关总署数据，2008-2012年我国累计进口喷墨数字印刷机79.98万台，金额达9.71亿美元，出口喷墨数字印刷机60.69万台，金额达16.64亿美元。其中2012年一年我国喷墨数字印刷机年出口量就达到23.36万台，金额达6.33亿美元。
图2 2008-2012年我国喷墨数字印刷机进出口情况（单位：万台）
(数据来源：海关总署)
三、全球工业喷墨打印头市场格局分析
1.喷墨打印头的类型
工业喷墨印刷技术应用领域的不断拓展提升了市场对喷墨印刷机的需求，而喷墨打印头作为喷墨印刷机的核心部件对印刷质量、速度和幅面起着决定性的作用，是影响喷墨印刷机性能的关键。
根据工作原理，喷墨打印头可以分为连续喷墨和按需喷墨两大类。连续喷墨打印头的工作原理是使导电墨水在一个闭合回路内形成连续流动，墨水在压力作用下于电谐振器内形成一种稳定、连续、均匀的微小墨滴流。这些墨滴靠电场偏转到基质特定的区域或通过一个导流槽回流到墨盒。这类喷墨头由于墨水浪费较大，墨点很难做小，因而只为个别品牌的喷墨印刷机所采用。
按需喷墨打印头又可分为热发泡和压电式两类。热发泡喷墨打印头利用薄膜电阻器，在墨水喷出区将墨水瞬间加热至300℃以上，形成无数微小气泡,气泡以极快的速度(小于10微秒）聚集为大气泡并扩展，迫使墨滴从喷嘴喷出。热发泡喷墨打印头价格较低、精度较高，但使用寿命短且只能使用水性墨水，因此主要用于家庭和办公打印。压电式喷墨打印头是将压电陶瓷放置到打印头喷嘴附近，压电陶瓷在两端电压变化作用下具有弯曲形变的特性，当图像信息电压加到压电陶瓷上时，压电陶瓷的伸缩振动变形随着图像信息电压的变化而变化，并使墨水从打印头的喷孔中喷出。压电式喷墨打印头使用寿命长，而且墨水适应性广，但价格相对较高，主要应用于工业喷墨印刷领域。
2. 全球工业喷墨打印头市场前景
以压电式为主的工业喷墨打印头市场主要形成于2000年之后，在市场发展初期，英国赛尔（XAAR）公司在市场上一家独大，据《印刷杂志》报道，2005年赛尔公司销售额约为9000万美元，约占全球市场份额的90%。以此推算2005年，全球工业喷墨打印头市场总量约为1亿美元。
另据美国市场研究公司BCC的调查报告指出，在2012年全球工业喷墨印刷硬件及耗材19亿美元的市场总量中，以打印头为主的硬件占约30%，即5.7亿美元。预计在2012-2017年间工业喷墨印刷硬件及耗材市场的年均复合增长率高达30.8%，市场规模将达到74亿美元，其中以打印头为主的硬件所占比例将降至26%，即约19亿美元。以此推算2012-2017年间全球工业喷墨打印头的年均复合增长率约为27.2%，增长速度惊人。
图3 2012-2017年全球工业喷墨印刷硬件及耗材市场规模情况（单位：亿美元）
(数据来源：根据美国BCC公司相关数据推算) 
图4 2012-2017年全球工业喷墨打印头市场发展预测（单位：亿美元）
(数据来源：根据美国BCC公司相关数据推算)
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3.主要工业喷墨打印头制造商
①赛尔公司：赛尔公司成立于1990年，是全球领先的独立工业喷墨打印头供应商，总部位于英国剑桥，1997年在伦敦证券交易所上市。赛尔公司主要设计、开发和生产压电式喷墨打印头，早期主要业务是转让专利权，多家日本公司均购买了其专利使用权。1999年在兼并瑞典MIT公司后建立了自己的生产基地，目前在瑞典和英国拥有两个生产基地。赛尔公司早期产品主要面向广告喷绘行业，具有较高市场占有率，后受到低价产品冲击，产品重点逐渐转向陶瓷喷印和家居装饰行业。
②富士胶片Dimatix公司：富士胶片Dimatix公司的前身Spectra公司成立于1984年，总部位于美国加州，2006年被日本富士胶片公司收购后改为现名。富士胶片Dimatix主要生产高性能压电式喷墨打印头，其特点是技术全面，是目前唯一可以满足各类喷墨打印要求的供应商，但由于产品售价较高，应用受到一定限制。富士胶片公司Dimatix的产品采用了一种被称为共享顶（Share Roof）的技术，所有喷嘴可以同时喷射，因此印刷速度较快。
③柯尼卡美能达（Konica Minolta）喷绘科技公司：柯尼卡美能达喷绘科技公司是日本柯尼卡美能达的子公司，成立于2005年。该公司购买了赛尔公司的专利使用权后，开发了基于赛尔技术的压电打印头，其产品以中低端为主，用于广告喷绘、纺织等行业。
④爱普生（EPSON）公司：日本爱普生公司是全球主要的压电式喷墨打印头及系统开发商，其产品主要用于爱普生自产自销的办公室及家庭打印机。面向工业喷墨印刷市场，爱普生也开发少量专用工业喷墨打印头供应其他用户，但通常要签订专门的商业合同，譬如要求同时购买墨水。目前日本网屏公司的高速喷墨印刷机TruePress Jet520采用了爱普生的喷墨打印头，爱普生自身也开发了面向标签印刷领域的喷墨印刷机。爱普生的产品在喷墨打印头领域具有价格竞争力，但其相对苛刻的合作条款限制了其应用。
⑤SII Printek公司：SII Printek公司是日本精工的子公司，成立于2001年。SII Printek公司购买了赛尔的专利使用权并以此开发出基于赛尔技术的压电式纺织用喷墨打印头，而赛尔本身并不生产这类产品。 SII Printek的产品价格便宜，但由于工作频率低以及寿命短，主要应用于中低端市场。
⑥兄弟-京瓷（Brother-Kyocera）公司：日本兄弟（Brother）公司购买了赛尔及Spectra公司的专利使用权并以此开发出基于剪切运动的压电式喷墨打印头，日本京瓷（Kyocera）是全球主要压电陶瓷生产供应商。两家公司通过合作，于2008年共同推出了KJ4系列喷墨打印头。该产品有2656个喷孔，是目前喷孔数最多、速度最快的喷墨打印头之一。目前奥西、宫腰和多米诺的高速喷墨印刷机均采用了兄弟-京瓷的喷墨打印头。
⑦ITW TRIDENT公司：TRIDENT公司成立于1980年，总部在美国，主要设计、开发和生产用于包装、条码等工业打印的压电式喷墨打印头。1999年被世界500强美国ITW集团收购。大多数产品供应ITW集团内部的打印机生产企业。近年来，TRIDENT开始开发新产品以进入纺织、电子等工业，其产品性能好但售价较高，在中国市场的推广受到限制。
⑧柯达（Kodak）公司：柯达公司最新推出的Stream喷墨打印头采用了连续喷墨原理，但与传统的连续喷墨打印头相比有了很大改进。Stream喷墨打印头取材于硅，采用了基于MEMS技术的制造工艺，在制造成本上具有优势，并且能够更好地适应不同品牌、不同黏度的墨水，具有改变墨滴大小的能力，能够使印刷质量获得明显提升。目前，柯达Stream喷墨打印头主要用于其最新的Prosper喷墨印刷机。
⑨惠普公司：近几年，惠普公司研发了基于MEMS技术的热敏喷墨打印头Edgeline，其印刷宽度为108mm，每个喷墨头包含两行共10560个喷嘴，可以喷印2种颜色，分辨率达到1200dpi，每个喷嘴最高喷射频率为24kHz，适用于水性墨水。同时，惠普在喷墨打印头的定位方面进行了改进，从而可实现快速更换喷墨头。目前，Edgeline喷墨头主要应用在惠普的高速喷墨印刷设备T300和T200中。
从产品类型上看，上述9家公司，除了柯达、惠普，其他公司的产品均为压电式喷墨打印头，而且柯达、惠普的喷墨打印头主要为内部使用，因而目前在工业喷墨打印市场上，压电式喷墨打印头居于绝对的主导地位。在上述公司之外，还有日本松下、东芝，澳大利亚Silverbook等十余家公司也能够生产提供喷墨打印头产品，但使用量相对较小。
从工业喷墨打印头主要供应商的市场占有率来看，赛尔公司在这一领域曾遥遥领先，2005年左右在全球市场的份额达到约90%。但自2008年以后，随着来自日本的竞争对手以低价策略进入市场，赛尔公司的市场份额一度显著下滑，近两年随着新产品的推出又有所回升。据上市公司年报显示，2012年赛尔公司销售额为8630万英镑，约合美元1.4亿美元，以美国BCC公司给出的2012年全球以工业喷墨打印头为主的硬件5.7亿美元的市场总量为基础，市场份额约为25%。受市场需求旺盛的驱动，自2009年以来赛尔公司年销售额增长率均在20%以上，根据最新发布的消息，预计2013年赛尔公司销售额将达到1.37亿英镑，比2012年增长近59%，是2009年3.3倍。从这里也可以看出近年来工业喷墨印刷市场的快速成长。
图5 2009-2013年赛尔公司销售收入增长情况（单位：亿英镑）
(数据来源：上市公司年报)
富士胶片Dimatix公司是另外一家在工业喷墨打印头市场具有较高市场占有率的公司。据2007年底举行的第15届欧洲喷墨印刷论坛资料显示，当时富士胶片Dimatix公司年销售额已经超过9000万美元，在压电式喷墨打印头市场居于领先地位。近年来富士胶片Dimatix公司在喷墨打印头领域不断加大科研和新产品开发力度，销售额保持稳定增长，据推算应不低于赛尔公司。因此在工业喷墨打印头领域，富士胶片Dimatix公司和赛尔公司的市场份额具有明显优势，合计在50%以上，属于第一阵营。在富士胶片Dimatix公司和赛尔公司之后，来自日本的柯尼卡美能达喷绘科技公司、爱普生公司、SII Printek公司等构成了第二阵营，其他大多数公司属于第三阵营。
图6 全球工业喷墨打印头市场份额示意
（数据来源：根据赛尔公司年报及富士胶片Dimatix公司相关数据推测）
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四、我国对工业喷墨打印头的需求情况及展望
我国是全球最主要的喷墨印刷机制造国，同时在工业喷墨印刷应用的主要领域陶瓷、纺织、印刷电子、纸品印刷等行业里产业规模位居世界前列，因而对工业喷墨打印头有庞大的现实需求和发展潜力。但由于工业喷墨打印头制造技术主要掌握在英国赛尔及富士胶片、柯尼卡美能达、爱普生等日本公司手中，所需产品全部依赖进口，我国在喷墨印刷机制造及应用上始终面临受制于人的尴尬。个别工业喷墨打印头制造企业通过歧视性定价或技术封锁，限制我国喷墨印刷机制造行业的发展，给相关企业带来了很大的困扰。
关于我国工业喷墨印刷喷墨打印头年需求量情况业内缺少相关统计，但根据相关数据可以基本推测出这一市场的庞大规模。
首先从喷墨印刷机制造对打印头的需求来看。据中国印刷及设备器材工业协会喷墨印刷分会分析，在我国喷墨印刷设备制造企业的销售中，出口与内销基本各占50%，据海关总署数据，2012年我国喷墨数字印刷机出口额为6.33亿美元，以此推算，2012年我国喷墨印刷设备制造业销售额约为12.66亿美元，约合80亿元人民币。另据美国I.T. Strategies咨询公司的报告显示，在工业喷墨印刷设备的销售额中打印头的占比约为10%，因此2012年工业喷墨印刷设备制造企业对打印头的需求就达到约8亿元。
其次从喷墨打印头更换需求看。据海关总署数据，2008-2012年我国累计进口喷墨数字印刷机金额为9.71亿美元，约合61亿元人民币，同期出口喷墨数字印刷机金额为16.64亿美元，约合人民币105亿元，按内销与出口基本等值计可推算同期我国国产喷墨数字印刷机内销金额也为105亿元，当期进口金额加国产设备内销金额为166亿元。亦即2008-2012年5年间我国工业喷墨印刷设备新增市场存量166亿元，其对应的喷墨打印头价值约为16.6亿元。工业喷墨打印头是精细易损零部件，按每年30%的替换率计算，2012年我国喷墨打印头更新需求约5亿元。
将喷墨印刷机制造企业的需求与应用企业的更新需求相加可知，2012年我国工业喷墨打印头的市场总量约为13亿元人民币，约占全球市场的36%。
我国工业喷墨打印头市场不仅现有规模庞大，而且增长潜力可观。据美国BCC公司的调查报告指出，亚太地区在全球工业喷墨印刷硬件及耗材市场一枝独秀，2012年市场占有率约为47%，预计到2017年，亚太地区的增速高于欧美，市场占有率将上升至53%。我国作为亚太地区喷墨印刷增长的主要引擎，增速有望显著高于全球平均增速。据前文可知，2012-2017年间全球工业喷墨打印头的年均复合增长率约为27.2%，保守估计同期我国的年均复合增长率不会低于30%。以此推算，到2017年我国工业喷墨打印头市场的规模将达到约48亿元。
图7 2012-2017年我国工业喷墨打印头市场发展预测（单位：亿元人民币）
此外，从工业喷墨印刷的终端应用市场看，我国的陶瓷工业、纺织工业以及印刷电子、纸品印刷等行业的整体规模在世界上均稳居前列，目前工业喷墨印刷在这些领域的应用进展不一，但基本仍都处于起步阶段，市场渗透率较低。据估算，即使在喷墨印刷应用进展最快的陶瓷领域，喷墨印刷的市场渗透率也仅有10%左右，在纺织印花、印刷电子、纸品印刷等领域，喷墨印刷的渗透率甚至只有1%。保守估计未来10年内，喷墨印刷在这些领域的渗透率达到20%以上，我国对工业喷墨打印头的市场需求将有望突破100亿元。
总之，我国对工业喷墨打印头有巨大的市场需求，为改变当前全部产品依赖进口，受制于人的局面，工信部已经将“喷墨数字印刷机压电式喷墨打印头制造技术”列为我国“十二五”期间需要集中突破的产业关键共性技术。在政策利好的情况下，国内企业需要奋发图强，加大科研攻关力度以尽早开发出具有自主知识产权的喷墨头产品。
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