破局与突围，打印机背后的硬科技角力场

　　近年来,科技创新已经成为世界各国重塑产业形态、创造新竞争优势的重要战略选择。在众多高新尖端技术领域中,人们常常把目光聚焦到人工智能、5G、半导体、量子技术、生物技术、新能源以及航空航天等方向,这些领域的技术突破无疑对现代社会的发展起到了巨大的推动作用。然而值得注意的是,一台我们日常办公和生活中都会用到的打印机,也蕴含着科技竞争的重要元素,更是各国先进工业制造水平的印证。

　　那么一台打印机背后蕴含着哪些科技元素,为何成为科技竞争的焦点呢?

　　绕不开的技术和专利门槛

　　1955年美国施乐公司推出第一台完全自动化的静电印刷机,4年后又成功推出了914复印机,将复印机从模拟式转化为数字式,从单功能变为多功能,此后,施乐公司继续推出激光打印机及专利构建,奠定了其在行业的鼻祖地位。

　　80年代,随着技术的不断进步和市场的开放,以佳能为代表的日本公司打破了施乐的专利封锁,研发出自己的激光成像技术,日系厂商在打印机市场逐渐获得了话语权。这种竞争格局的形成,不仅推动了技术的创新,也促进了市场的繁荣。90年代,美国惠普公司推出第一台1000美元以内的激光打印机,打印机开始在全球范围内实现商业化普及。与此同时,其他公司如韩国三星也曾尝试进入这个市场,但由于竞争激烈而最终选择退出。这些公司的兴衰更替,也反映了打印机行业的竞争激烈和变化莫测。

　　值得注意的是,近十多年来,中国厂商在也开始在打印机领域频频取得突破。2010年,中国厂商首次突破技术壁垒,开始走上打印机产业化发展道路。这不仅提升了中国在全球打印机市场的地位,也为国内消费者提供了更多优质的选择。

　　作为中国率先突破并拥有完整激光打印核心技术的厂商,奔图电子有限公司副总经理尹爱国表示:打印机行业是一个拥有极高门槛的行业,比如专利壁垒、技术壁垒等。如果你把一台打印机里面拆细,看到里面的结构,确实非常非常复杂。那些电子零件,电阻电容,这些东西不算,单纯是机械的零部件就近千个。

珠海奔图电子副总经理尹爱国

　　专利壁垒高是国内打印机产业起步晚的重要原因之一。全球共有打印机相关专利达数十万份,绝大部分由美国和日本企业申请,形成了严密的专利网。这些专利不仅数量庞大,而且涉及的技术点广泛,让后来者难以突破。国内企业在面对这些专利壁垒时,需要投入大量的人力、物力和财力进行技术研发和专利申请,增加了起步的难度。

　　而技术门槛高也是制约国内打印机产业发展的因素。打印机的研发涉及多个领域,包括精密机械、精细化工、精密光学、静电成像等,需要掌握众多核心技术。国内企业在这些领域的技术积累相对较少,缺乏足够的人才和经验,使得进入的门槛和难度进一步加大。

　　此外,打印机厂商通常自行研发生产核心零部件,或者与签有排它协议的供应商合作,形成了封闭的供应链系统。国内企业难以进入这个系统,难以获得核心零部件的供应和技术支持,从而限制了其产业发展。而投资回报周期长也是国内企业不愿涉足打印机产业的原因之一。由于研发难度大、市场规模相对较小且竞争激烈,打印机产业的投资回报周期较长。国内企业在考虑投资时,往往会权衡投资风险和回报,选择其他更有利可图的领域进行投资。

　　但打印机作为信息数据输入输出的重要设备,直接关系到信息安全和产业安全的保障能力。如果依赖国外技术,就存在信息泄露和被控制的风险。因此,自主研发核心技术是保障信息安全和产业安全的必要条件。尹爱国表示,“打印机信息安全中,数据控制板、引擎控制板的自主开发是核心关键。这也让我们更加意识到,拥有自主核心技术,实现从关键零部件到整机自主可控尤为重要。”

　　通过掌握核心技术,国内企业目前已经推出了更具竞争力的产品。其中,作为领头羊,奔图电子以自主开发打印机主控SoC芯片、LSU等核心部件为突破,并实现了量产与销售。通过自主研发持续获得成本和供应链可控的竞争优势,但整个技术的攻坚过程并不容易。

　　隐藏在打印机背后的高精尖技术攻坚

　　打印机技术攻关之路充满挑战,尤其是在成像引擎与关键零部件方面。这些核心组件不仅集成了光、机、电等多学科的高精度技术,还涉及到复杂的控制逻辑和物理特性的变化。

　　成像引擎作为打印机的心脏,其重要性不言而喻。它不仅要确保图像的高质量输出,还要兼顾速度和稳定性。在彩色成像引擎方面,套色位置和色彩浓度的精准控制是两大技术难点。CMYK四种颜色的碳粉叠加需要达到微米级的精度,这对零部件的制造精度、组装精度以及打印过程中的动态控制都提出了极高的要求。同时,由于关键零部件的物理特性会随时间、温湿度等环境因素变化,因此还需进行色彩浓度的精准控制,确保打印质量的稳定性。复印机的成像引擎需要同时满足长寿命、高可靠性、高稳定性、易维护以及低使用成本等多重需求,技术路线需要从单组份成像技术转向双组份成像技术,其中难度是指数级增长。

　　而打印主控SoC芯片作为打印机的“大脑”,这颗芯片不仅需要集成通用的CPU核和通信接口,还需要自主开发专用的打印控制、扫描控制、图像处理、色彩管理、信息安全等模块。这些模块的开发不仅需要掌握集成电路设计技术,还需要对打印机底层的技术原理和实现细节有深入的了解。据奔图电子副总经理尹爱国介绍:“这个芯片里面包含了有CPU,但它不仅仅是CPU。这个里面有很多的这种控制的逻辑,有很多的这种算法,不是通过在CPU上面跑的这个软件去实现的,实时性要求是非常高的,通用的这种芯片,你满足不了我的要求。而且因为芯片又涉及到信息安全,在信息安全这块它是非常非常关键,一款芯片,我的投入就是几个亿。”

　　此外,激光扫描单元LSU的设计同样充满挑战。在规避大量专利的同时,还需要进行大量的光学模拟解析和精准控制。其中,低成本大尺寸自由曲面透镜的成型工艺是一大技术难题,模具精度需要达到纳米级别。

　　面对这些技术难关,打印机厂商需要持续投入研发,加强产学研合作,培养专业人才,不断推动技术创新和突破。同时,也需要关注市场需求和用户体验,以用户需求为导向,不断提升产品的竞争力和市场占有率。

　　据了解,目前奔图自主开发了多款黑白和彩色打印主控SoC芯片和激光扫描单元等核心关键零部件,不仅实现供应链自主可控,更极大提升了产品信息安全。同时,奔图还自主开发了全系列产品的安全控制板,掌握了各级源代码,并实现可信计算3.0等安全增强功能,全面适配国产生态体系,在文印信息安全方面遥遥领先。

　　经过15年持续的自主创新,目前的奔图已经建立了中国打印行业最大的专利平台,拥有超过五千项专利,其中约七成是发明专利。2022年,奔图整体出货量已经跃升到全球市场前三,中国市场第二的水平,成功进入到规模化的发展阶段。

　　互联网思维下的产业变局

　　随着移动互联网、云计算等技术的快速发展,平板电脑、智能手机等移动智能终端产品的高度渗透,人们对传统需求发生了新的变化,新的技术应用正在加速融入打印设备、打印场景当中,以云打印、移动互联为核心的智能打印机成为新的市场热点。

　　数字教育和移动办公的普及,又为云打印、家庭教育、居家办公等新型打印场景提供了广阔的发展空间。相较于欧美市场高达50%以上的打印机入户率,发展中国家的家庭打印市场尚存在巨大的增长潜力。

　　与此同时,用户需求的变化也为打印机产业带来了新的发展机遇。在数字化、智能化的推动下,用户对产品体验的要求越来越高。他们期望打印机不仅功能齐全,更要使用便捷、提供个性化服务,并能与互联网生态深度融合。此外,随着打印机与互联网的深度结合,打印机信息安全问题也日益凸显。用户对打印机信息安全的管控越来越重视,这既是对打印机厂商技术能力的考验,也是推动打印机信息安全技术发展的契机。

　　面对这些变化,尹爱国表示,“新技术如移动互联、人工智能、AI,正在对打印机行业带来一些新的需求。而在这些新技术的应用方面,其实我们跟这些国际巨头是站在同一起跑线,而我们可能更愿意改变,更愿意去拥抱这些新技术。”

　　“事实上从目前国内市场来看,我们去拥抱像微信的生态,钉钉的生态,作业帮的生态,让居家办公,在家里面学习都非常方便。从市场的反应来看,我们这一种改变是深受用户欢迎的。”尹爱国说。为此,公司在研发、运营和销售中心均设立了用户体验研究部门,将产品体验的优化贯穿于产品设计、开发、制造和销售的各个环节。通过一系列创新举措,如简化驱动安装步骤、实现一键安装,以及与微信、钉钉等平台的深度融合,奔图为用户提供了更加便捷、高效的打印体验。同时,奔图积极学习先进的互联网科技公司和智能化产品的生态模式,借鉴其成功经验,为打印机行业的创新发展提供了有益参考。