前言 Preface

我国印刷业总产值已经超过万亿，整体规模居全球第二位。“绿色化、数字化、智能化、融合化”是印刷业发展方向，数字印刷装备是出版物印刷转型升级的核心装备。技术创新是提升我国数字印刷装备制造业自主创新能力的关键。

我国印刷产业技术数字化经历了长达10年的婴儿期，2006年开始进入快速成长期，仅仅用10年时间就走过了高速发展阶段，2016年开始进入成熟期，基本完成了产业技术数字化的进程。但我国生产型高端数字印刷装备主要依赖进口，国内数字印刷装备制造企业创新能力普遍不足，缺乏数字印刷装备核心技术，自主知识产权薄弱，因此提高国产数字印刷装备的创新能力是当务之急。专利是技术发展创新的源泉，通过专利分析可以判断一个国家、企业的技术发展水平，预测技术发展趋势。来源于专利的TRIZ理论被称为发明问题解决理论，是苏联发明家阿奇舒勒的巨大成就。本书首次将TRIZ理论应用到数字化印刷装备的技术的专利分析上，并用TRIZ理论对数字印刷装备技术进行发展预测和趋势分析。基于TRIZ的专利分析，其根本在于对特定技术的专利进行挖掘，本书在基于专利分析的基础上，对国内外典型数字化印刷装备开展深入研究，从关键技术的基本原理、关键专利的引证分析、关键专利采用的TRIZ理论的发明原理及应用效应分析三个维度对数字印刷技术主流成像方式所对应的数字印刷装备技术深入剖析，为企业进行产品创新设计提供捷径，为我国开发具有自主知识产权的数字化印刷装备提供理论和方法，使得企业快速有效地进行产品创新设计。

将TRIZ理论应用在数字印刷装备的创新设计过程中，推广应用TRIZ，对提高印刷装备制造业的自主创新能力与市场竞争力意义重大。

本书针对数字印刷装备按成像原理进行分类，根据分类方式结合数字印刷装备的特点，开展以下三个方面的研究：1）静电成像方式的技术路线图、基于TRIZ的专利分析、发展预测；2）喷射成像方式的技术路线图、基于TRIZ的专利分析、发展趋势；3）其他成像方式的技术路线图、基于TRIZ的专利分析、发展趋势。

本书从数字印刷技术的专利出发，专利来源于覆盖中国、日本、英国、德国、瑞士、法国、美国、韩国、俄罗斯、欧洲专利局和世界知识产权组织PCT出版物的国家知识产权局专利检索平台、欧洲专利局和Goldfire技术创新平台专利数据库，经过长达1年的探索，总结出一套适合数字印刷技术特点的专利检索方法，在对10000多件数字印刷技术专利进行引证分析后，确定了80多个数字印刷技术的关键专利，对每一个关键专利进行工作原理分析、TRIZ发明原理应用分析，据此对数字印刷技术开展了深入研究，通过对1938年卡尔逊发明静电成像技术以来81年中的静电成像技术专利以及1858年威廉·汤姆逊发明喷墨成像技术以来160多年的喷墨成像专利进行分析，总结成像技术的发展历程，绘制成像技术的发展路线图，对上述成像技术进行基于TRIZ理论的技术发展预测与趋势分析。

本书系统地介绍了数字印刷技术的工作原理和专利检索方法，对80多个关键专利的内容，发明原理进行阐述，为开展数字印刷装备创新设计提供了理论和方法。为便于读者入门，全书从数字印刷及印刷机的起源、专利分析方法、TRIZ理论、静电成像技术、喷墨成像技术、其他成像技术和数字印刷的应用几个方面，按顺序阐述，共9章，第1章概述，主要介绍印刷技术和数字印刷技术的起源和发展，数字印刷与传统印刷的差异，数字印刷机的起源和发展。第2章对专利价值及其检索方案和分析方法进行了介绍，主要包括专利的技术和经济价值、专利检索平台、专利检索流程和核心专利筛查方案。在此基础上，总结了数字印刷技术的专利检索方案，包括关键词的确定、IPC分类号的确定和专利申请人的确定。最后对静电成像和喷墨成像两大数字印刷核心技术的专利情况进行了简要介绍。第3章对TRIZ的起源、发展、核心思想、解决问题的原理、技术预测方法进行了介绍。第4章基于专利及代表产品对静电成像数字印刷技术的起源、发明和发展历程进行了介绍，在此基础上总结了静电成像数字印刷技术的发展路线图。第5章在第2章所述专利检索方案的基础上对静电成像数字印刷技术核心专利的被引证情况进行了分析，在此基础上，基于TRIZ理论对关键技术的核心内容和发明原理进行了分析。最后基于TRIZ理论对静电成像数字印刷技术的发展趋势进行了预测。第6章基于专利及代表产品对喷墨成像数字印刷技术的起源、发明和发展历程进行了介绍，在此基础上总结了喷墨成像数字印刷技术的发展路线图。第7章在第2章所述专利检索方案的基础上对喷墨成像数字印刷技术核心专利的被引证情况进行了分析，在此基础上，基于TRIZ理论对关键技术的核心内容和发明原理进行了分析。最后基于TRIZ理论对喷墨成像数字印刷技术的发展趋势进行了预测。第8章基于专利及代表产品对数字印刷技术中其他成像技术的起源、发明和发展历程进行了介绍，在此基础上总结了数字印刷技术中其他成像技术的发展路线图。第9章对数字印刷技术在图文印刷领域、医疗领域、微电子领域和增材制造等衍生领域的应用进行了简要介绍。基于TRIZ理论对静电成像和喷墨成像两大数字印刷核心技术的进化历程进行了介绍，并在此基础上总结了两大数字印刷成像技术的进化路线。之后对静电成像和喷墨成像两大数字印刷核心技术所面临的挑战和机遇进行了简要分析。最后对数字印刷技术的发展进行了总结和展望。

十年转瞬即逝，作者从2010年暑期开始对Indigo数字印刷机进行反求设计，10年不间断地从事TRIZ理论和印刷装备方面的研究，感谢2009级研究生肖巍、李晶以及机械2007级本科生丛晓辉、王健、白鹤、薛叶、付饶同学与我一起对Indigo数字印刷机进行长达10个月的反求设计，完成上千个零件的拆、装、测试及二维、三维零件图的绘制和三维部装图、总装图的绘制，工作量巨大，正是对Indigo数字印刷机的反求经历，使作者对数字印刷技术有比较深入的了解；感谢2012级研究生刘宁、金琳、孙万杰、高勇、朱强同学与作者一起进行的数字印刷产品全球范围的搜集与整理，该项工作为后期的专利检索奠定基础；感谢2017级研究生薛倩、刘德喜和2018级研究生刘世朴、田野和刘美华同学，在专利检索方面所付出的辛勤工作，检索到的上万件数字印刷专利作为基础资料，为作者开展基于专利和TRIZ理论的数字印刷装备发展研究工作奠定了基础。

本书来源于作者课题的研究成果，作者指导的硕士研究生何高升与作者本人共同完成本书的撰写，作者指导的5名研究生薛倩、刘德喜、刘世朴、田野和刘美华同学在本书的成稿过程中付出了辛勤的劳动，与作者共事近30年的王仪明教授在作者从事数字印刷装备方面的研究工作上给予很大帮助，在此致以谢意。

作者的研究工作曾得到国家科技部支撑计划项目“印刷行业产品数控化应用示范—子课题Ⅱ—印刷装备数字化共性关键技术开发及应用—子任务Ⅲ—印刷机数字化创新设计平台开发项目2012BF13B05”、北京市教委科技项目“基于TRIZ的印刷辅助设备创新设计方法研究（KM201010015001）”和北京市教委专项“科技成果转化—工程研究中心—印刷装备（改革试点）2015”的大力资助，本书的出版获得文化发展出版社（原印刷工业出版社）的大力支持，在此一并表示感谢。

感谢数字化印刷装备北京市重点实验室、印刷装备北京市高等学校工程研究中心以及北京印刷学院机电工程学院对作者从事的创新设计工作的支持。

由于作者的研究水平和时间所限，疏漏和谬误之处，恳请读者指正。

作者

2019年9月于北京