噴墨打印機噴頭（即噴墨打印頭）是指能夠將油墨、染液、金屬分散劑及高分子材料等打印介質以一定速度從噴孔噴射到承印物，從而實現(xiàn)圖文信息輸出的裝置。作為噴墨打印設備的核心元器件，噴墨打印頭、相配套的驅動板和控制軟件可稱為噴墨打印機的打印引擎。

隨著全球打印機產(chǎn)業(yè)鏈將重構、國產(chǎn)打印機品牌的崛起，以及打印機市場規(guī)模的變化，據(jù)麥姆斯咨詢介紹，過去三年中，曾經(jīng)已經(jīng)很成熟的噴墨打印頭市場發(fā)生了巨大變化，出現(xiàn)了多筆重大投資。OEM打印頭廠商面臨著激烈競爭，以利用噴墨打印頭獲得新商機。從熱發(fā)泡打印頭到壓電打印頭，從傳統(tǒng)技術到MEMS（Microelectronic Mechanical Systems，即微機電系統(tǒng)）技術，從消費類到工業(yè)打印，這些主要市場驅動因素正在重塑打印頭產(chǎn)業(yè)，擴大OEM廠商的產(chǎn)品組合。

全球噴墨打印頭的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

噴墨打印頭技術主要有兩種原理：一種是連續(xù)噴墨（CIJ - Continue Ink Jet）技術，其工作原理是噴墨頭連續(xù)噴射墨滴，其中一部分墨滴選擇性地噴在介質上，另外的墨滴則回收到循環(huán)系統(tǒng)中；一種是脈沖或按需噴墨（DOD - Drop On Demand）技術，其原理是通過控制驅動脈沖電信號（或者波形）選擇性地觸發(fā)噴墨頭里的制動器（actuator），使墨滴在需要的時候從噴嘴噴射出來。DOD噴墨打印頭技術又分為兩種：使用壓電陶瓷作為制動器（actuator）的壓電噴墨（PIJ - Piezoelectric Ink Jet）；使用加熱電阻作為制動器（actuator）的熱發(fā)泡噴墨（TIJ - Thermal Ink Jet）。

其中，在連續(xù)噴墨技術產(chǎn)品領域知名廠商有柯達Kodak（美國）、馬肯依瑪士Markem-imaje（美法合資）、偉迪捷Videojet（美國）等；在按需噴墨的熱發(fā)泡噴墨技術領域知名廠商有惠普HP（美國）、佳能Canon（日本）、船井電機Funai（日本）、Memjet（澳大利亞）、上海銳爾發(fā)數(shù)碼科技有限公司（中國）等；在按需噴墨的壓電噴墨技術領域知名廠商有愛普生Epson（日本）、賽爾XAAR（英國）、柯尼卡美能達Konica Minolta（日本）、奧西Oce（已被佳能收購）、富士Fuji Dimatix（日本）、東芝Toshiba（日本）、精工公司SII Printek Inc.（日本）、理光Ricoh（日本）、兄弟Brother（日本）、京瓷Kyocera（日本）、泰鼎Trident（美國）、施樂Xerox（美國）、北京奧潤聯(lián)創(chuàng)微電子科技開發(fā)有限公司（中國）、愛司凱科技股份有限公司（中國）等。

噴墨打印頭主要廠商技術分類

噴墨打印頭應用領域主要包括消費類和辦公打印、圖形廣告印刷以及工業(yè)打印。

噴墨打印頭細分市場

熱發(fā)泡噴墨打印頭在消費類和辦公打印應用中占主導地位。據(jù)麥姆斯咨詢報道，惠普HP以32%的市場份額繼續(xù)領導消費類和辦公打印市場，并仍繼續(xù)采用熱發(fā)泡噴墨打印頭?；萜誋P最新一代噴墨打印頭采用高清晰度噴嘴結構（HDNA），通過提供每英寸2400個噴嘴以及為每種顏色提供“雙墨滴重量”支持，可實現(xiàn)更平滑的過渡和顏色填充，增強陰影細節(jié)，使膚色更均勻。

盡管三大頭部廠商——惠普HP、佳能Canon和愛普生Epson都推出了全頁面打印頭模塊打印機，但由于辦公打印市場還無法完全補償消費類應用的下滑，到2024年，預計消費類和辦公打印市場將保持年同比下降1.1%。

在圖形廣告印刷領域，惠普HP、佳能Canon、愛普生Epson、柯達Kodak等公司分別在熱發(fā)泡、壓電、連續(xù)等主流噴頭技術方面占據(jù)市場主導地位。

壓電噴墨打印頭在工業(yè)打印應用中占主導地位，賽爾XAAR、富士Fuji Dimatix、京瓷Kyocera、柯尼卡美能達Konica Minolta、理光Ricoh等公司的壓電噴墨打印頭產(chǎn)品頭部效應顯著。超過85%的打印頭出貨量基于傳統(tǒng)技術（非MEMS）。

國產(chǎn)噴墨打印頭的現(xiàn)狀

在噴墨打印頭領域，國際廠商對我國嚴格封鎖，以某國外廠商為例，從最開始的開放使用到現(xiàn)在對打印頭進行加密，使得國內企業(yè)在開發(fā)數(shù)碼印刷、噴繪、數(shù)碼印花及3D打印技術等設備時遭遇重重瓶頸，必須在國外廠商的噴墨頭的參數(shù)限制范圍內進行打印設備設計及制造。

上海銳爾發(fā)數(shù)碼科技有限公司（原蘇州銳發(fā)打印技術有限公司，2019年遷址上海后更名。以下簡稱上海銳爾發(fā)）董事長謝永林先生向再生時代透露，我國在設備制造、自動控制方面與國外差距并不大，但是由于缺乏噴墨打印頭核心技術，故國內廠商在實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權的噴墨打印設備制造和開發(fā)的過程中遇到重重阻礙：不得不使用國外限定的噴墨打印頭；如果遇到限售，則不得不通過購買整機，再進行解密、改裝的方法進行開發(fā)；在使用過程中，由于沒有噴墨打印頭的核心技術，一旦出現(xiàn)噴射質量下降或無法噴射的情況，則必須被迫更換整個噴墨打印頭相關系統(tǒng)部件。研發(fā)和使用成本均很高，打印質量也很難提高。

據(jù)再生時代了解，謝永林先生提及的整機解密、改裝方法早年在行業(yè)內是常見現(xiàn)象，部分中國企業(yè)為了生產(chǎn)打印機、寫真機、噴繪機、旗幟機、條幅機等，從海外購買打印機，然后拆掉噴墨打印頭，把原裝打印機作廢品處理。外國廠商很快也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，為了保證產(chǎn)品和技術的壟斷地位，他們隨即對噴墨打印頭進行加密，并不斷升級，一旦噴墨打印頭加密，使用這個打印頭打印的東西就會出現(xiàn)斷墨的情況。由于國內噴墨打印頭自主專利技術的缺失，國內企業(yè)在打印機市場幾乎沒有主動權，同時，外國廠商噴墨打印頭產(chǎn)品高昂的價格直接影響國產(chǎn)打印機的利潤空間。

縱使我們認識到核心技術受制于人是最大隱患，然而中國在噴墨打印頭的研發(fā)和生產(chǎn)方面才剛剛起步，目前已經(jīng)實現(xiàn)噴墨打印頭批量化生產(chǎn)的企業(yè)可謂鳳毛麟角。

據(jù)再生時代了解，國內最早掌握噴墨打印頭技術的是臺灣機構和企業(yè)。早在2000年，臺灣工業(yè)技術研究院光電工業(yè)研究所宣稱成功開發(fā)彩色噴墨打印頭的量產(chǎn)技術，掌握從高解析度彩色噴墨打印頭、系統(tǒng)芯片組、打印機模塊等打印機關鍵元器件、機件設計到打印系統(tǒng)的整合。2005年，臺灣企業(yè)明基與半導體業(yè)者亞太優(yōu)勢、新磊合作微機電（MEMS）制程，宣稱成功開發(fā)出噴墨打印頭?？v觀內地，上海銳爾發(fā)數(shù)碼科技有限公司、北京奧潤聯(lián)創(chuàng)微電子科技開發(fā)有限公司、愛司凱科技股份有限公司、杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司、昆山海斯電子有限公司等參與了噴墨打印頭技術的研發(fā)，部分企業(yè)更宣稱已成功掌握自主技術。但是從掌握技術到實現(xiàn)量產(chǎn)，還有很長一段路要走。

北京奧潤聯(lián)創(chuàng)微電子科技開發(fā)有限公司（以下簡稱北京奧潤）總經(jīng)理鄭東琛先生向再生時代透露：“噴墨打印頭屬于半導體高端裝備制造業(yè)，其生產(chǎn)加工制造精密度高、成本高，同時也遵循半導體產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)流程。”對于實現(xiàn)量產(chǎn)的挑戰(zhàn)，上海銳爾發(fā)董事長謝永林先生指出：“導致沒有成功量產(chǎn)的原因是多重的，首先是技術壁壘問題，其次是良品率和成本問題，還有專利問題等。”

縱使前方困奮難行，仍有國內企業(yè)攻克道道難關、越過重重障礙。

2018年12月，上海銳爾發(fā)正式發(fā)布SUREjet-T7680工業(yè)級熱發(fā)泡噴墨打印頭。如今，上海銳爾發(fā)熱發(fā)泡噴墨打印頭已在多個應用領域推廣。上海銳爾發(fā)目前有一條熱發(fā)泡噴墨打印頭生產(chǎn)線，坐落在蘇州工業(yè)園區(qū)，目前年產(chǎn)能為2萬個。據(jù)介紹，上海銳爾發(fā)在書刊、商印、紙箱、標簽、工程圖紙等紙品領域，紡織印染行業(yè)，廣告噴繪領域接洽的意向客戶超過50家，其中18家已在進行樣機開發(fā)測試。據(jù)稱，上海銳爾發(fā)的熱發(fā)泡噴墨打印頭，因擁有自主研發(fā)知識產(chǎn)權的溫度補償、無縫拼接、4倍冗余等設計、先進的噴頭生產(chǎn)制造工藝，具有高速、高均勻性、高可靠性、長壽命、低成本等優(yōu)勢，在數(shù)碼制造領域漸漸被客戶所認識和接受。謝永林先生表示，上海銳爾發(fā)壓電噴墨打印頭已經(jīng)在中試，預計今年下半年會推出；連續(xù)噴頭預計2021年推出。

北京奧潤長期根植于噴墨技術領域，據(jù)稱，其前身創(chuàng)建于1998年，曾于國內推出國產(chǎn)第一臺噴墨寫真機，國內第二臺工業(yè)噴墨機。在超過10年的噴墨打印頭研發(fā)投入之后，北京奧潤在2018年推出標準化的壓電噴墨打印頭產(chǎn)品，并逐步在對應的行業(yè)中推廣應用。北京奧潤目前在北京順義區(qū)有一條壓電噴墨打印頭生產(chǎn)線，年產(chǎn)量約1萬只。北京奧潤總經(jīng)理鄭東琛先生表示，其噴墨打印頭產(chǎn)品在已投放的應用領域中表現(xiàn)穩(wěn)定，穩(wěn)定性和壽命可媲美同類型進口產(chǎn)品。

在壓電噴墨打印頭領域取得顯著成就的還有愛司凱科技股份有限公司（以下簡稱愛司凱），據(jù)介紹，其自主研發(fā)的AMSKY壓電式噴墨打印頭在2014年申請專利。目前愛司凱已掌握三大核心技術：即激光技術、壓電式噴墨打印技術和精密運動控制系統(tǒng)。

國產(chǎn)噴墨打印頭發(fā)展的挑戰(zhàn)

專利壁壘高企

在噴墨打印頭知識產(chǎn)權數(shù)量方面，全球專利申請量排名前10 位的機構申請人中，7家公司為日本公司，其他3家公司為惠普HP（美國）、Memjet（澳大利亞）、三星Samsung（韓國，其打印事業(yè)部已被惠普HP收購），日本機構占據(jù)主導優(yōu)勢，排名前10位機構的專利申請量分別占專利申請總量和主要機構（前25位）專利申請總和的73.1%和89.9%。中國企業(yè)在噴墨打印技術專利申請數(shù)量上遠遠落后于國外企業(yè)。

MEMS制造能力薄弱

據(jù)上海銳爾發(fā)董事長謝永林先生介紹，噴頭的技術難點在于其芯片制造，芯片制造分為兩部分，ASIC：集成電路，墨滴發(fā)射與控制信號和驅動波形產(chǎn)生；MEMS：微機電系統(tǒng)，微驅動器、噴孔、墨水流道與過濾結構。目前掌握這些技術的企業(yè)，全世界不過20家左右。由于我國MEMS產(chǎn)業(yè)起步較晚，MEMS產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展的起步階段，我國MEMS傳感器產(chǎn)品在精度和敏感度等性能指標上與國外存在巨大差距，應用范圍也多局限于傳統(tǒng)領域。高端研發(fā)人員缺失、產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善和MEMS廠商盈利困難導致產(chǎn)業(yè)化進程相對緩慢，直接約束了噴墨打印頭這類半導體高端裝備制造業(yè)的發(fā)展。

噴墨打印頭未來發(fā)展趨勢與機遇

技術與應用相互促進

近年來，噴墨打印技術的應用領域已大大超越傳統(tǒng)的圖文打印和印刷，開始向工業(yè)制造領域快速拓展，包括：3D打?。ㄉ靶?、金屬、陶瓷、骨骼、光敏材料、類臘材料等）、紡織品數(shù)碼印花、印刷電子、數(shù)碼陶瓷打印、太陽能電池板、生物醫(yī)療打印、RFID打印、柔性可穿戴等制造領域。

在技術方面，全球噴墨打印頭主要廠商都在研究使用新技術，制造成本更低、精度更高、更快的噴墨打印頭。從惠普HP的“可擴展打印技術”（該技術已被惠普HP用于高速3D打印）到佳能Canon的“全光刻噴墨打印頭噴嘴工藝”技術，再到愛普生Epson的“PrecisionCore”技術，都通過高密度MEMS噴嘴布局技術，在成本、質量、速度上追求突破。工業(yè)壓電噴墨打印頭制造技術也開始從傳統(tǒng)機械加工技術向高精度MEMS技術轉型。MEMS技術可以提高噴頭的噴嘴密度，更適合低成本大批量生產(chǎn)?；萜誋P、佳能Canon的熱發(fā)泡噴頭；愛普生Epson和富士Fuji Dimatix的壓電噴頭；柯達Kodak的連續(xù)噴頭等均采用了MEMS噴頭制造技術。

上海銳爾發(fā)計劃在未來五年積極推動熱發(fā)泡、壓電、連續(xù)噴頭在各行業(yè)的應用，實現(xiàn)大比例的國產(chǎn)化替代，同時，開發(fā)和拓展新的市場，實現(xiàn)年產(chǎn)量達100萬個以上，三年內計劃在科創(chuàng)版或A版上市。北京奧潤計劃在未來數(shù)年結合資本的力量，開發(fā)各種研發(fā)方向技術的噴頭，拓展細分市場噴頭的應用，提高噴頭年產(chǎn)量達5-10萬個，為市場提供更多、更優(yōu)質的產(chǎn)品，從中國制造走向中國創(chuàng)造。

工業(yè)市場的增長機會，極大地推動了技術的改進；技術的成熟和品質的提高，又進一步拓展了產(chǎn)品的市場應用領域。

噴墨打印頭市場前景樂觀

據(jù)麥姆斯咨詢報道，噴墨打印頭市場2024年的營收預計可達33億美元（約合233.9億人民幣），2018年-2024年期間的復合年增長率（CAGR）超過4.7%，同期，工業(yè)打印頭市場的復合年增長率（同比）可達13.26%。終端用戶需求、定制和需求的變化激發(fā)了工業(yè)打印市場，促進了對噴墨打印技術有巨大興趣的數(shù)字打印。

預計2024年全球消費類和辦公打印市場將呈現(xiàn)小幅下降，挑戰(zhàn)與機遇并存，再生時代2019年發(fā)布的《中國打印元年開啟，國產(chǎn)品牌崛起正當時》一文中提及國產(chǎn)打印機面臨的諸多機遇：全球打印機產(chǎn)業(yè)鏈將重構，中國正在成為全球打印機產(chǎn)業(yè)重要研發(fā)、生產(chǎn)基地；信息安全自主可控政策將促使更多的國產(chǎn)品牌撬動國內三萬億政采市場；國內打印機市場規(guī)模保持穩(wěn)定增長等利好因素，國產(chǎn)噴墨打印頭廠商對消費類和辦公打印市場表示有信心。

北京奧潤總經(jīng)理鄭東琛先生表示，他們目前正在設計一款用于辦公打印的壓電噴頭，將運用MEMS工藝，墨滴是2.5PL，分辨率是180DPI，驅動頻率40KHZ，可以單列或多列集成。他預測，噴墨打印頭作為噴墨打印機核心元器件，國產(chǎn)噴墨打印頭廠商與國產(chǎn)打印機廠商的合作是必然，國產(chǎn)噴墨打印頭廠商也需為打印機OEM廠商開發(fā)針對性更強、性價比高的產(chǎn)品。

上海銳爾發(fā)董事長謝永林先生向再生時代表示，基于市場模式和資金需求，現(xiàn)階段消費類和辦公打印應用領域不是上海銳爾發(fā)的主攻方向，但是國產(chǎn)噴墨打印頭在該領域有巨大的發(fā)展?jié)摿ΓM一步透露，目前已有兩家知名國產(chǎn)打印機品牌與上海銳爾發(fā)接洽，在他看來，未來雙方肯定有合作機會。

政策利好推動科研攻關

為改變當前全部產(chǎn)品依賴進口、受制于人的局面，早在“十二五”期間，國家工信部就已經(jīng)將“噴墨數(shù)字印刷機壓電式噴墨打印頭制造技術”列為我國需要集中突破的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術?！队∷C械行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中指出，印刷裝備制造行業(yè)要加大數(shù)字印刷機，尤其是噴墨數(shù)字印刷機的研發(fā)力度，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的系列化噴墨數(shù)字印刷機。在政策利好的推動下，將促使國內企業(yè)奮起直追，加大科研攻關力度以盡早開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的噴墨打印頭產(chǎn)品。

珠海展助力國產(chǎn)打印機生態(tài)圈

2019年第十三屆中國（珠海）國際辦公設備及耗材展覽會（以下簡稱珠海展）上，再生時代董事長李廣連先生提出了“中國打印元年”的概念。奔圖、映美、虹光、漢光、滄田、復峰、玉樵夫、標拓、普貼、奧美亞等數(shù)十家國產(chǎn)打印機企業(yè)亮相珠海展，打印機產(chǎn)品品類涵蓋激光打印機、噴墨打印機、針式打印機、熱敏打印機、熱轉印打印機、工程藍圖打印機、證卡打印機、3D打印機、UV平板打印機、安全增強打印機、標簽打印機、小票打印機等。國產(chǎn)品牌崛起正當時！

2020年，再生時代將在國內華東和華南地區(qū)分別舉辦兩個專業(yè)大辦公行業(yè)展覽會，9月17-19日的第114屆CSF文化會—RemaxWorld上海大辦公展，以及10月15-17日的第十四屆中國（珠海）國際辦公設備及耗材展覽會，屆時，更多實力國產(chǎn)打印機品牌如德佟電子科技（上海）有限公司、廣州精臣信息科技有限公司等將亮相展會，見證國產(chǎn)打印機、國產(chǎn)打印機核心元器件騰飛，促進打印機實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。

參考文獻：麥姆斯咨詢《噴墨打印頭技術及市場趨勢-2019版》、蘇州銳發(fā)打印技術有限公司《噴墨打印頭國產(chǎn)化未來可期 》等。