19世纪小型凸版印刷机在美国的发展

19世纪小型凸版印刷机在美国的发展

田茹雷丽芳潜伟(北京科技大学科技史与文化遗产研究院，北京100083)小型凸版印刷机(1)“小型凸版印刷机”一词源于对“TheJobbingPlaten”的中文翻译，其他学者也有译为“平压平凸版压印机”“零件印刷机”和“另件印刷机”等，这里的“零件”和“另件”指的是小尺寸印刷品。本文中“小型凸版印刷机”指的是15—19世纪西方用于印制小尺寸印品的凸版印刷机。是世界上最早使用的印刷机械之一，其结构十分精简，包含了印刷机械的三个基本运动形式，即压板的往复摆动、匀墨装置的间歇性转动以及着墨辊在固定金属字模上的上下滚动，体现了早期印刷机械的结构特点，在当时主要用来印制宣传小册、说明书、办公表格、海报传单、名片和标签等各类小尺寸印刷品。最早的小型凸版印刷机由德国人约翰·古登堡(JohannesGensfleischzurLadenzumGutenberg，1398—1468)于1454年发明，奠定了小尺寸印刷技术的基础。随后，16至17世纪，报纸作为新的宣传媒介应运而生。小型凸版印刷机开始印刷新闻书(Newsbook)、单页新闻传单(Newssheet)以及报纸上的广告。资本主义商品经济的繁荣及早期殖民的扩张运动带动了小尺寸印刷品在世界范围内流行，小型凸版印刷作为一种独立的业务发展起来，慢慢进入发展的“黄金时期”。随着工业革命兴起，欧洲印刷工业进入技术革新快车道。1790年，英国尼科尔森(W.Nicholson，1753—1815)发明了单滚筒印刷机；1814年，由德国工程师科尼希(F.G.Koenig，1744—1833)和鲍尔(A.F.Bauer，1783—1860)研制的平版蒸汽动力印刷机被应用于《泰晤士报》的印刷[1]。此后，欧洲大多数地方的印刷厂都开始印刷书籍和报纸，大力发展多页、大幅面印刷业务，小型凸版印刷业在欧洲逐渐走向衰落。相较于欧洲，19世纪初美国工业化刚刚起步，美国人看到小型凸版印刷机的精巧之处，便开始着力发明、改造，小型凸版印刷技术在美国得到快速发展，小型凸版印刷业在美国走上了一条逐渐崛起的发展道路。因此，19世纪有关小型凸版印刷机的技术发明与改进主要发生在美国。当前国内学界对小型凸版印刷机的历史研究大都集中在三个方面：一是以张秀民《中国印刷通史》、范慕韩《中国印刷近代史(初稿)》为代表的对中国印刷史的研究；二是《中国印刷机械工业发展史》从机械结构的角度对新中国成立后印刷机械工业发展历程的研究；三是张静庐、朱建国、胡道静等学者从印刷出版机构的角度出发，对印刷出版史所做的研究。关于小型凸版印刷机技术史的研究相对薄弱。在国外，詹姆斯·莫兰(JamesMoran)在其专著《印刷机》(PrintingPress)[2]中回顾了从15世纪到1940年包括小型凸版印刷机在内的多种印刷机的发展历程，并对其中一部分机型进行介绍和评述，为后续研究奠定了重要基础。查尔斯·辛格(CharlesSinger，1876—1960)在其专著《技术史：第Ⅴ卷19世纪下半叶》[3]的零件印刷(2)“零件印刷”是“小型凸版印刷”的另一种名称。一章中，简单梳理了小型凸版印刷机的诞生过程，为后续研究者们提供了宏观印象。然而这些研究大多只集中于一个或几个机型，不够全面；对小型凸版印刷机的定义、分类界限模糊，对其技术传承、发展关系，以及产生的社会影响等研究有待于拓展。本文从技术史视角出发，通过搜集整理研究近百年间的美国专利文献等史料，从小型凸版印刷机的最初尝试、逐步成熟以及其他改进三个方面，详细阐述19世纪小型凸版印刷机在美国的发展历程。1小型凸版印刷机的最初尝试1454年德国人约翰·古登堡发明了西方第一台木质的金属活字印刷机，这一形式的木质印刷机沿用了三百余年。18世纪后期，英国掀起了产业革命，卷起了新机器的发明浪潮。1798年，英国人查尔斯·斯坦霍普(CharlesStanhope，1753—1816)发明了世界第一台全铁质印刷机，机身体积更大，采用铁质压印板，可提供更大的印刷压力，但仍采用手动方式进行印刷。手动印刷机每小时数量难以超过250张，不能承受大量印刷任务([3]，页573)。因此，采用这种印刷模式的商家获得的利润有限。1818年居住在英国的美国人丹尼尔·特雷德威尔(DanielTreadwell，生卒年不详)设计了一种新形制的印刷机(Treadwell’sTreadlePoweredPlatenPress,图1)，将动力方式从手动改为脚踏[4]。在印刷时，印刷工人踩下脚踏板，拉直杠杆，使得较长杆的一端向上抬起，较短杆的一端带动压板向下运动进行压印。当印刷工人松开踏板时，压板上端的杆松开，自动打开压板，所有装置回归原来的位置。相较于手动印刷机，这样手脚同时操作，更符合使用者的操作习惯，印刷速度更快，每小时能印刷1000多张纸。但由于当时伦敦的印刷商人们对此缺乏兴趣以及当地工人们消极配合，特雷德威尔最终只制造了一台印刷机[5]。图1特雷德威尔的脚踏式压印机的两个视图([5]，p86)1833年约翰·基钦(JohnKitchen，1804—1852)发明的印刷机被认为是最早的“蛤壳式”压印机(Clam-shellPlatenPress,图2)。这台机器通过杠杆和铰链推动压板，将纸张从侧面送入，降下压板进行印刷。特别的是，它的铰链安装在地面上，油墨管在压板下方装有水冷式套筒来使得油墨保持恒温，油墨被输送到匀墨辊上，再通过滑轮装置将油墨转移到印版上进行刷墨。詹姆斯·莫兰在他的文章中曾经评价道：“与其他印刷机相比，这是一台复杂的机械。”([2]，p143)印刷机形制和油墨恒温装置的改进使印刷品质量变得更好。图2基钦印刷机的两个视角图([5]，p86)木质的小型凸版印刷机不易印刷小表格，油墨也很难涂抹均匀。1839年美国人斯蒂芬·鲁格斯(StephenRuggles，1808—1880)发明了印刷尺寸为10×14英寸(即254×356mm)的铁质印刷机(EnginePress)。由于鲁格斯将固定式印版设计在上方，摇摆式压板在下方，因此印版容易掉落出来导致损坏。这台机器抛弃了传统固定纸张的装置，将纸张直接放在压板上面，使用组合墨辊的形式，每小时可达到1200次印刷量，这比起老式印刷机是一次飞跃性的进步([5]，p87)。据1851年1月1日颁布的美国专利(专利号：US7878)[6]记载，鲁格斯发明出新式卡片印刷机(Card&BillheadPress)，从设计图纸上可以看出这台机器的印版处在约60°的倒置位，印刷尺寸约为41/2×71/2英寸(即114×190mm)。实际上，这台机器在1853年才开始量产，由于价格合理、操作简便而大受欢迎。为了跟随销售热度，鲁格斯又推出两台在机械结构上十分相似的机型，一台是钻石旋转卡片印刷机(DiamondCardPress，图3)[7]，其印刷尺寸为3×41/2英寸(即76×114mm)，另外一台是小型凸版转轮印刷机(JobRotaryPress)，印刷尺寸为7×10英寸(即178×254mm)。这些小型凸版印刷机的成功售卖鼓励鲁格斯开始制造更大尺寸的机器。1854年2月28日，鲁格斯又发明了一台印刷尺寸为15×20英寸(即380×510mm)的联合压印机(CombinationPress)来适应更大尺寸的印刷品[8]。鲁格斯的这些印刷机以机械上墨代替手动上墨，通过调整印版位置，增大印刷尺寸，提高了印刷效率和印品质量，丰富了印品种类。至此，小型凸版印刷机的基本结构初步定型，相较最初的形制可以应对更加复杂的印刷要求，增大了利润空间，使商业化成为可能，实现了小范围量产，得到了印刷市场认可。19世纪美国小型凸版印刷机的发明、改进时间整理如表1。图3钻石旋转卡片印刷机的图纸2小型凸版印刷机的逐步成熟在鲁格斯的影响下，美国人乔治·菲尼亚斯·戈登(GeorgePhineasGordon，1810—1878)开始尝试改进、制造小型凸版印刷机。据统计，从1850年至1876年戈登先后录入专利十余项。1850年戈登根据鲁格斯印刷机改造了一台新式印刷机——戈登2号(图4)(3)在戈登申请的专利中，对印刷机的命名均为“G·P·GordonPrintingPress”，为了便于区分，笔者将戈登发明改进的印刷机按时间顺序命名为戈登1—18号。。西方印刷史学家拉尔夫·格林(RalphGreen)在他的《小型凸版印刷的历史》(HistoryofthePlatenJobber)一书中评价道：图4戈登2号印刷机的图纸([9]，p1)这种印刷机在某种程度上遵循了鲁格斯印刷机(EnginePress)的形制，但它体积变得更小且没有颠倒的印版和压板。与之相比，戈登的这台机器并没有什么新创意，只是提供了一套新的取纸方法和一个可以横向移动的墨辊1，这个墨辊1用来将油墨传递到更粗的墨辊2，再将油墨涂布在匀墨装置上。[10]此时鲁格斯印刷机(EnginePress，图5)在市场上已经售卖并推广了近十年。图5鲁格斯印刷机([5]，p86)1851年，戈登制造并推广了自己的戈登3号印刷机，又称鳄鱼印刷机(Alligator)，他摒弃了水平工作台，将压板垂直地固定在印版下方并倾斜45°。虽然这种机器印刷效率更高，但是操作工人在取纸时容易夹到手指。同年，戈登为消除这种安全隐患，改进出戈登4号，也称洋基印刷机(YankeeTobber)。1851年8月5日，戈登进一步改进出戈登5号印刷机(专利号：US8285A)[11]，这台机器是翻转印刷机(Turnover，戈登7号)(4)翻转印刷机(Turnover)是戈登在1852年改进的一台小型凸版印刷机，其印版采用移动式，压板为摇摆式，与之前的机型比较最大的不同是减去了喂纸板，使喂纸、取纸更加方便。的前身。主要改动有三处，将压板的运动方式改进为定轴转动，便于接收纸张；增设取纸夹，相较手动取纸的机制，方便操作工人卸下纸张；使用大直径的分墨辊和着墨辊，增大了每次匀墨和上墨的面积。由于每次只能喂入一张纸，极大限制了印刷速度。1852年，戈登改进了输纸装置，使纸张能以旋转运动的方式快速、连续地喂入。戈登6号印刷机(图6)的问世，突破了单张纸印刷的局限性，也被人们称为萤火虫印刷机(Firefly)。另外，戈登将压印装置放在滚筒内，使床身在做反向运动时不易受到撞击，这与旧滚筒式压印机相比，既减少了反转和震荡，又提高了印刷效率。他还精进了匀墨滚筒的位置、分墨辊的运动路线，使得匀墨和上墨的速度更快。这台印刷机每小时可印刷6000到10000次，而其他印刷机每小时可印刷约2000次。这一年，他申请了美国专利(专利号：US9234)[12]，该专利于1858年2月23日重新发表(专利号：USRE529)[13]。图6戈登6号印刷机的图纸([12]，p1)1854年，为提高收纸的速度，戈登采用了可旋转往复的飞盘，推出戈登8号，同时申请了美国专利(专利号为US1106A)[14]，并于1858年11月16日重新发表(专利号为USRE624)[15]。1856年戈登在之前的印刷机基础上添加了“双墨盘”装置(图7)。这台戈登10号印刷机也被称为富兰克林卡片印刷机(FranklinJob&CardPress)。图7戈登10号印刷机的图纸([16]，p1)1858年7月13日，戈登发明的12号印刷机(图8)改进了喂纸和上墨装置。喂纸板可做升降运动，上升时抓纸夹将纸张喂进机器，下降到适当位置时，把压印好的纸张放回喂纸板。设置了一组或多组抓纸夹做旋转运动，自动将纸张堆放在喂纸板上。两个或两个以上的分墨辊做横向运动，并向相反方向移动，交叉分墨，以便让油墨更加均匀。短短几年内，戈登对小型凸版印刷机进行了极大的简化和改进。这一时期，戈登印刷机的基本形制逐渐成熟。戈登曾表明自己深受本杰明·富兰克林(BenjaminFranklin，1706—1790)的影响，将大部分戈登印刷机命名为富兰克林印刷机。富兰克林被视作美国印刷业的鼻祖，18世纪90年代，他建立了美国持续时间最长，覆盖面最广，联系最紧密的印刷商组织[18]。研究者认为，富兰克林建立“印刷业帝国”提供给年轻印刷商的不仅是资本、货源和新闻源，也包括启蒙精神和共和理想[19]。戈登也曾说富兰克林在梦中向他透露了印刷机的基本设计，可见其对戈登的深远影响。图8戈登12号印刷机的图纸([17]，p1)1861年戈登再次改进、制造了戈登13号印刷机，也称滚动/滑动式印刷机(‘Rolling/Siding’Press)。据专利记载，这台印刷机的压板不仅能往复摆动，还可以水平滑动完成压印过程，另外增加了控制纸张抓手的开关装置[20]。随后，美国南北内战全面爆发。戈登关于小型凸版印刷机的改进工作被迫暂时停滞，直到1867年内战结束，戈登又将该印刷机的专利[21]进行了重新发表。1874年，戈登16号印刷机[22](图9a)问世，这台印刷机对压板、叼纸牙和匀墨装置进行了优化。同年3月和6月，戈登17号[23](图9b)和18号印刷机[24](图9c)相继问世。戈登18号印刷机也被称为新型富兰克林印刷机(NewStyleFranklinJobber)，原来的拉杆和曲柄被改进为一对肘杆(togglelevers)，外观与之前无异。图9部分戈登印刷机图纸总体来说，戈登印刷机制作材料包括铸铁、钢和木材，结构精良且易于操作，实现了压盘、叼纸牙和分墨操作方面的改进，解决了旧印刷机容易折断印刷工人手指的问题，采用脚踏印刷。值得注意的是，戈登从鲁格斯那里得到了很大认同和帮助。1873年10月1日，戈登写给鲁格斯一封信，说道：……在过去的日子里，我很高兴地接受了“脚踏式小型凸版印刷机”的提议。我曾经说过，这个构想是你的，是你克服巨大障碍付出的努力、技巧和坚持不懈带来的。荣耀足以属于你一个人……我将永远准备好，为自己作证……在全世界的眼中，你是印刷行业的先驱和伟大原型，所有其他印刷商都把你作为他们伟大的榜样……如果没有斯蒂芬·鲁格斯，我就不会有今天的成就。我就不会制造这个印刷机[25]。戈登印刷机曾经风靡一时，几乎满足了当时人们对小型凸版印刷的所有需求。不久，其他制造商们纷纷效仿，将类似的新式机型打入市场，例如著名的自由压板印刷机(TheLiberty)。为了杜绝这种仿制现象，戈登将1878年以前的模型和专利申请提交给美国专利局。戈登充分借鉴了前人的想法，包括特雷德威尔和鲁格斯，一生发明制造了几十种印刷机，申请了多项专利。最初，戈登印刷机是交由代理厂家来组装和生产，直到19世纪中期，戈登的印刷机制造公司经营规模进入鼎盛时期，开始自主制造和生产印刷机。因此，他在美国罗得岛州(TheStateofRhodeIslandandProvidencePlantations，USA)建立了一个车间，并于1872年在新泽西州拉韦市(Laway，NewJersey，USA)建立了自己的工厂。当戈登意识到自己的专利即将到期，许多制造商都在仿制他的富兰克林老式印刷机(FranklinOldStylePress)的设计时，他向市场推出了新型富兰克林印刷机，这台印刷机在当年的年产量达600台。戈登印刷机成为当时小尺寸印刷品市场上最受欢迎的小型凸版印刷机类型，它们运行平稳，印刷速度快，印刷质量高，直到20世纪初，戈登印刷机都是许多印刷店的主力，有些甚至今天仍在使用。戈登印刷机之所以获得美国印刷界显赫的地位，一方面是因为其印刷机的结构精良、便于操作，另一方面是因为他创建了印刷机制造公司，申请了多项印刷机专利，大批量生产了此类印刷机，成功推广到全世界。今天，美国国家历史博物馆(NationalMuseumofAmericanHistory)收藏的1865年制造的富兰克林印刷机木制模型(图10)，模型整体尺寸为116.84×66.04×101.6cm，文物编号为GA.23274，登记号为296121，账目编号为GA*23274(5)NationalMuseumofAmericanHistory:GordonFranklinJobber,见/collections/search/object/nmah_1211841。。19世纪美国戈登印刷机的发明、改进时间整理如表2。图10富兰克林印刷机木制模型注：戈登6、8、13、17号的专利编号有两个，其中带有“RE”字母表示再次发表。图11戈登印刷机改进技术路线示意图注：笔者自绘。3小型凸版印刷机的其他改进除了上述发明者们，还有一些美国发明者和制造商对小型凸版印刷机进行改进：此类印刷机大多继承了戈登印刷机的动力方式与基本形制；同时在输墨系统、收纸系统和印刷系统方面有着创新。下面根据美国专利库记载的史料，按照时间顺序一一说明。19世纪40至50年代，发明者们在输墨系统和收纸系统方面做出改进。西德尼·吉尔曼(AlonzoGilman，1825—1979)于1844年发明的一台吉尔曼卡片印刷机(Gilman’sJobber)[27]，是一台自动上墨的压印机，印版和压板由肘杆连接在一起呈互相垂直的状态，分墨辊将油墨输送到匀墨架上进行印刷，1846年到1873年由霍伊公司(R.Hoe&Company)生产。1850年，查尔斯·W·霍克斯(CharlesW.Hawkes)发明了霍克斯狮子印刷机(Hawke’sLion)[28]。七年后他又申请了魔法卡片印刷机(TheMagicCardPress)的专利(专利号：US18812)[29]，这是一台半自动上墨的“蛤壳式”小型凸版印刷机，在印版下方装有自动输墨装置。1856年，富兰克林·L·贝利(FranklinL.Bailey)发明了一台卡片印刷机(Bailey’sCardPress,专利号：US16109A)[30]，在印版背后装有旋转式墨筒，两个墨辊绕着滚筒循环转动进行匀墨，还增加了急停装置，霍伊公司于1860年购买了此项专利。同年，G.H.巴布科克(G.H.Babcock)改进了脚踏装置，脚踏板带动印版和墨筒向下运动将压板拉至垂直状态，增加的砝码起到平衡作用，两个墨辊在固定滑槽中滑动完成匀墨和上墨过程，发明了卡片印刷机(Babcock’sPlaten)，最后申请了专利(专利号：US16263)[31]。威廉·W·克拉克森(WilliamW.Clarkson，1811—1881)在1858年发明了一台半自动喂纸的卡片印刷机(TheCardPress,专利号：US20039A)[32]，并在《科学美国人》杂志的办公室进行了演示。19世纪60至70年代，发明者们在印刷系统和收纸系统方面做出改进。1869年沃尔特·H·福布卢什(WalterH.Forbush)发明了一台固定式印版的小型凸版印刷机(ThePlatenJobbingPress,专利号：US86064A)[33]。这台印刷机的印版呈垂直、固定状态，铰链式压板和匀墨盘相互平行。弗雷德里克·奥托·德格纳(FrederickOttoDegener，1813—1873)是戈登的制图员，于1872年发明了一台“蛤壳式”小型凸版印刷机(TheClam-shellPlaten，专利号：US127316A)[34]。这台机器改进了压印装置，可提供足够时间进行喂纸、收纸。1875年弗雷德里克.WM.格里菲斯(Frederick.WM.Griffith)和G.P.伯恩(Geo.P.Byrne)发明另外一种拥有扁平圆筒的“蛤壳式”小型凸版印刷机(TheClam-shellPlaten,专利号：US168635)[35]，印刷后的纸张可通过传送带自动输送到下方的收纸台上。19世纪80至90年代，发明者们在输墨系统、收纸系统和印刷系统方面均做出改进。1887年弗雷德里克·奥托·德格纳发明了自由压板印刷机(TheLiberty)，其机械原理与其他印刷机均不相同。压印后，印版返回到起始位置，压板不仅像富兰克林印刷机那样向后摆动，而且还围绕水平轴旋转，最后回到水平状态。着墨辊随着印版移动而运动，墨盘先经过墨辊再穿过印版，完成上墨过程。1898年，梅里特·盖里(MerritGally，1838—1910)发明了环球压板印刷机(TheUniversal)。这台印刷机的压印力大小是通过安装在拉杆末端的偏心衬套装置来调节的。与传统的给墨装置不同，油墨经由墨斗和滚筒输送到多个着墨辊上，确保油墨可以稳定而均匀地被涂抹到印版上。此类印刷机的整体框架较大，相比铰链式印刷机的体量更大，印刷速度更慢，印刷成本也更高，但是它具有优秀的匀墨能力，能够印刷出墨色质量很高的印刷品([5]，p90)。19世纪小型凸版印刷机其他发明、改进时间整理如表3。至此，小型凸版印刷机的发明、改进工作在19世纪的美