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蒲嘉陵:论印刷业的技术架构与发展

时间:2009-04-01来源:科印网作者:蒲嘉陵
  1-2早期信息记录/呈现方式的发展和演变
  有资料记载的信息输入再现方式要追索到公元2~3世纪的拓印。拓印的最常见的形式碑拓或石拓平装无线胶订联动线装机量调查,早在公元2~3世纪在我国就已经非常流行。碑拓是将纸张放置在刻画有文字和图案的石碑上,利用丝绢或布匹包裹成的兼有柔性和弹性的布槌击打纸张的背面,造成与碑文(或图案)的凹凸一致的文字和图案,然后再用相似的方法将呈色剂(墨)转移到非图文的平面上,从而获得与原图(文字)一样但呈白色印纹的方法。这实际上已经可以看成是雕版印刷的雏形印刷工艺,但雕版印刷将拓印向前推进了一步。乐凯二胶


图4 现收藏于英国伦敦博物馆的《金刚经》被认为是标注有明确年代的最早的雕版印刷品,雕刻印制于公元868年
Fig.4 Vajra Prajna Paramita (Diamond) Sutra engraved and printed in 868 AD is believed the earliest engraved print with clear date (the original is now kept in the Museum of London)网络出版

  雕版印刷是在一整张木板上雕刻上文字和图案,形成图文部分凸起高于非图文部分的印版,然后在印版上涂抹上墨色,再将墨色转移到纸张上形成与印版相同的印纹的一种方法。雕版印刷术的准确发明年代尚未确知金融危机,学术界一般将其定在6世纪末到7世纪初的隋唐时期。1966年在南朝鲜发现雕版陀罗尼经,刻印于公元704~751年之间,为目前所知最早的雕版印刷品;现收藏在英国伦敦博物馆的唐咸通九年(868)王玠为二亲敬造普施的《金刚经》(图4),是现存最早的标有年代的雕版印刷品,均支持这种说法。尽管雕版印刷在原理上与现代的凸版印刷完全一样爱色丽,但是它并没有列入现代印刷术的范畴,原因是雕版的制作工艺只能手工完成,一旦发生错误必须换版重雕,没有修改和纠错的余地。具有现代印刷术价值的发明要追索到北宋的毕昇,他确立了我国活字印刷术发明的地位图像处理,是中国对世界文明的又一大贡献。
  北宋布衣毕昇是我国淮南路蕲州蕲水县,即今湖北省英山县人,创造发明了胶泥活字的制造工艺和以此为基础的印刷术,开创了活字印刷的先河。据考证毕昇初为印刷铺工,专门从事手工印刷作业行业法规,在长期的实践中总结了前人的经验,最终发明了活字印刷术。北宋沈括的《梦溪笔谈》记载了毕昇及其发明的印刷术,但十分简略,仅有“庆历(1041~1048)中,有布衣毕昇故障分析与排除,又为活板……”等274字,与他的生平相关的籍贯、家世、经历、生卒年月等均无记述。1990年7月毕昇的墓碑在湖北英山县被发现并得到专家鉴定确认,根据碑文记载此碑为毕昇儿孙于1052年(宋仁宗皇右四年)二月初七日为其所立。据此,我国活字印刷术的发明确定在11世纪前叶。我国的活字版印刷术后经陆、海两个丝绸之路传播到亚洲、欧洲以及其它的国家和地区。标签
  在毕昇发明活字版印刷术400多年后的公元1450年,出生于德国美因茨的约翰内斯•古登堡(JohannesGensfleischzurLadenzumGutenberg)在德国发明了金属活字的制作工艺和以此为基础的印刷技术。古登堡的最大贡献是集成了当时的各项技术版材,发明了金属活字的铸字技术和所使用的油墨和印刷机(一台改良的用于葡萄酒制作的压榨机),使活字印刷术成为了一种完整的生产技术。《古登堡圣经》,也称为“42行圣经”(因为绝大部分页面的文字均为42行),一共被印刷了约180份(其中49份今天尚存),是现存最早使用古登堡印刷机印制的印刷品。
  活字印刷术发明以后扫描,逐渐出现了凹版印刷术、平版印刷术以及其它的印刷方法。今天使用最为广泛的平版印刷术的发明要追索到18世纪的石印技术。石印技术是1798年由德国人阿罗斯•塞菲尔德(AloisSenefelder)于发明的,次年塞菲尔德为此申请了专利并将其命名为Lithography,即,基于石头的图像技术,也就是今天我们所称的石印技术。石印技术的发现颇具偶然性。据历史记载媒体,塞菲尔德在日常的作业中偶然发现:用油性的粉笔在一块平面的石灰石描绘上图案,然后用水润湿整个石板表面,再用油性墨水涂抹石板表面时,只有油性的图案会吸附墨水,而且这部分墨水可以通过与纸张的接触形成与石板表面原图案相同的印迹。与此前的凸印和凹印技术不同标准及认证,这一发明不是利用版面图文区域和非图文区域的高度差实现印刷目,而是利用图文亲油和非图文亲水,即油水相斥的原理实现印刷目。油水相斥原理是平版印刷的基础,这也是为什么Lithography是平版印刷的学名的根本原因。包装总论
  照相术和石印技术的结合开启了照相制版的历史,也造就了微电子领域光刻技术的诞生分色,这要归功于法国化学家柏德范(AlphonsePoitevin)。1855年的一天,柏德范将一种由重铬酸钾和蛋白构成的水溶液涂布覆盖在准备用于石印的整个石版表面,将其干燥后通过一张阴图片对版面进行曝光,然后用水冲洗版面后他发现没有见光部分的涂布液膜层已经全部被冲洗掉,石版表面再次完全裸露出来组合印刷,而见光部分的涂布液膜层依然附着在石版上,形成了一幅与阴图片图案完全一样的影像,随后按照与上述石印相同的方法操作,油性墨水只附着在图案表面,非图案表面依然保持洁净。这种技术非常自然地被命名为Photolithography包装贸易,即,利用光化学方法做作印版的平印技术,标志着照相制版技术(Photomechanics)的诞生,并在20世纪中叶成为集成电路制作的首选技术,造就了光刻技术(Photolithography)以及后来更广泛的微刻技术(Microlithography)和纳米刻技术(Nanolithography)的诞生。

  1-3现代印刷术的发展和演变
  如果以活字印刷术的发明作为一个历史性标记整合,可以认为现代印刷术起始于11世纪毕昇发明的活字印刷术,即,已经经历了近千年的演变和发展。毕生发明的胶泥活字以及后来的金属活字和金属活字版等都都需要在高温下烧制或浇铸成型,属于典型的“热排工艺”(HotProcess);19世纪出现的照相制版技术(Photomechanics)开启了印刷制版的光化学时代。热排工艺和照相制版成为“铅与火”时代的技术象征,跨越了几个世纪的时间(图5)。乐凯二胶
  “铅与火”的时代在上世纪中叶处于顶峰状态爱克发,但随着上世纪70年代电子和计算机技术进入印刷领域并得到广泛应用开始逐渐步入衰退期,印刷产业技术进入了以电子分色和(计算机辅助的)照排技术为代表的“光与电”时代。电子分色+激光照排这种图像和文字分离处理的生产技术(俗称为:彩色电子印前系统,即,CEPS:ColorElectronicPrepressSystem)成为这个时代印刷产业技术的象征。尽管存在国家和地区差异,但是一般认为CEPS技术在上世纪80年代末期进入发展的顶峰时期发展史,但随后逐渐被上世纪80年代中期出现的基于桌面计算机的图文并茂处理和整页输出的计算机到胶片的技术(即,所谓的CTF技术)取代,从开始到退出市场前后大约经历了30年时间。作为CEPS技术的后继CTF技术在上世纪90年代末期步入发展的顶峰,随后逐渐被上世纪90年代中期进入产业应用的计算机直接印制技术(即,CTP技术)和随后发展并逐步完善的印刷计算机集成制造技术(CIM:ComputerIntegratedManufacturing)所取代。尽管也存在区域差异展会,但从全球范围来看CTF的生命周期也在30年左右,估计应该在2015年前后完全退出市场。CTP+CIM技术的出现标志着“光与电”时代的结束,印刷产业技术开始步入以“0和1”为特征的数字时代。政策法规


图5 现代印刷产业技术发展和变迁的示意图。图中的曲线是技术发展和演变的一个模糊表示并不是具体的统计数据,只具有参考意义
Fig. 5 The Roadmap of modern printing technologies, in which curves show a general trend of the technological evolution and do not have statistical data. They are, therefore, of schematic meaning only压凹凸

  如果用市场占有率和时间的坐标进行描述,任何技术的发展过程都可以用“铃铛型”或者“S型”两大类曲线来表示。铃铛型曲线可以看成为S形曲线与其镜像组合的结果。当出现竞争对手而且竞争对手具有明显优势时科印精品调研,这样的技术呈铃铛形状,即,由发展诱导期(也称为低速期)、高速增长期、饱和期和衰退期构成;当不存在竞争对手或竞争对手没有明显的优势时,呈S形状,即高宝,由发展诱导期、高速增长期和平稳发展期构成。CIP+CIM以前的技术都属于铃铛型技术,尽管其生命的周期有长有短不尽相同。“铅与火”的模拟时代延续了几个世纪,而CEPS和CTF技术仅仅只有30年左右的生命期。这从一个侧面反映了随着时间的推移技术演变速度和进程在不断加快的事实。CTP+CIM技术的发展曲线是铃铛型还是S型取决于是否有与其竞争的对手存在和以“InkonPaper”为特征的纸媒体与其它媒体竞争的结果。就本人的拙见而言,在纸媒体领域目前还看不到能与CTP+CIM技术抗衡的对手存在;纸媒体确实面临与其它媒体的竞争,特别是来自显示媒体和类纸媒体(也称为电子纸)的竞争显影,但整体而言,纸媒体与显示媒体和类纸媒体更多表现为互补,而不是竞争,它们长期并存是今后发展的必然。因此,代表数字时代的CTP+CIM技术应该是一个呈S型特征的“长寿命”技术。科印精品调研
  纸媒体作为一种信息载体本身所具有的优势和印刷技术在大量复制方面所具有的高速、高质量和廉价的优点赋予了印刷技术强劲的生命力凸印,使其在经过几世纪的变迁、在新媒体不断出现和激烈竞争中依然宝刀不老、经久不衰。实际上,纸媒体已经成为了现代社会和文明不可或缺的一个重要组成部分,将其称为“纸文化”有非常充足的理由。
  从技术的观点来分析,高速的优势实际上来自粘稠状态的油墨在压力作用下能够准确附着在印版图纹表面并准确地转移到纸张或其它物理载体上的特点;高品质的优势在很大程度上是由印刷方法容易实现高分辨力的特点所赋予的,印刷方法可以非常容易实现2500dpi以上的分辨力投资采购,但是电子媒体却非常困难;廉价的优势源于油墨和纸张本身成本低廉、印版可以反复使用和大量复制的特点,大量复制可以将与制版相关的成本分摊到尽可能多的印刷品中,使每一张印刷品分摊的制版成本得到有意义的稀释。也是这些特点,赋予了使用印版、压力、油墨和纸张(或其它物理媒介)纸媒体超常的生命力,也决定了印刷是一种针对大众化市场的媒体技术。换言之设备,传统有版印刷是一种针对大众化需求的最佳方法,但是不可能满足数量极少的个性化需求(图5)。正是因为这个原因,长期以来印刷极少、甚至极短版的市场一直是有版印刷技术不能覆盖的一个空缺。历史上,这个市场主要是由幅面和质量都不太高的轻印刷,或质量和速度都不高的复印和打印裁员,或打样(包括模拟打样和数字打样)来填充,一直没有得到很好的解决。极短版领域的个性化市场一致处于“有行(需求)无市(规模)”的状态。大族冠华
  采用喷墨、静电照相以及其它成像原理的无版数字印刷方式的出现和在技术上的不断完善,使这样一个状态正在得到彻底解决。因为不使用印版(或使用可以重复使用的“印版”),所以无需制版,也没有与制版相关的成本投入。无版数字印刷的印数与单页成本之间没有依存关系洗涤用品包装,印刷1张、1百张、1万张、----的单页成本基本完全一样。因此,无版数字印刷最适合极短版的个性化需求市场,正好填充了有版印刷不可能覆盖的市场领域。显然,无版数字印刷与有版印刷在市场定位上完全是互补关系,而不是竞争关系。实际上洗涤用品包装,直到今天我们才有足够的信心可以说,印刷技术已经可以提供从极短版到任意版长的完整市场覆盖。绿色印刷


图5 有版印刷和无版数字印刷的市场定位
Fig.5 Market Positioning of Plate-based Printing Technology and Plateless Printing Technology印刷工艺


蒲嘉陵专栏

总访问量:67886 更新时间:2017-10-24 10:02:59

简介:工学博士,教授,北京印刷学院副院长。中国感光学会副理事长、教育部印刷包装教学指导委员会副主任委员、全国印刷标准化术委员会副主任委员、中国印刷技术协会理事兼学术委员会主任会员,中国仪器仪表学会复印科学与工程学会副理事长、中国科学技术协会全国委员会委员、印刷媒体专业人员协会(IPP)会士,国际影像科学委员会(ICIS)秘书长。1983~1989年赴(日本)千叶大学和东京工业大学留学,1990年回国创建信息记录材料研究室。2007年获“毕昇印刷杰出成就奖”,2008年入选北京高校“高层次人才”。

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