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邮票的印刷工艺和防伪技术

更新日期:2006-04-12

邮票是我们绝大多数人都会接触和使用到的一种特殊的印刷品,它除了作为有价证券的功能外,不少邮票(尤真是珍稀邮票)还是具有很高价值的艺术品和收藏品。邮票饱含着丰富的观赏性和科学性,具有大千世界、古往今来尽收方寸天地的无穷魅力,有很高的收藏价值,且随着年代的久远,收藏量的不断减少而不断升值。因此,邮票的印刷不仅要求画面精美,而且要有相当的防伪技术含量,如今,随着防伪技术的不断发展,邮票印刷的防伪科技含量也提高了。所以邮票的印刷与一般的书刊、广告等印刷是有所区别的。

  一、邮票的印刷技术
  1.制版技术
  目前邮票的印刷主要是以凹版印刷为主(有部分用凸版和胶版印刷),这主要是为了保证它的严肃性和访伪性,我国的邮票一般也多采用凹版印刷凹版印刷是将低于版面的图文转印到承印物上的印刷方法。用凹版印刷方法印出的印品点线清晰、层次分明、墨层厚实、手感好、防伪性强,因此多用于钞票、邮票等许多票证的印刷,其质量是公认的。

  凹版的制作技术有多种,就雕刻制版讲,除了手雕工艺以外,还有机器雕刻、电子雕刻、激光雕刻等多种雕刻方法,这些雕刻方法各有它自身的特点和用途。
  (1)感光聚合凹版。这种版材由底基层、感光层、保护层组成。首先是将做好的分色片放在版材上进行曝光,称为分色曝光。图文转移到版材上,曝光区发生聚合反应变成不可溶解区。然后不加胶片进行深度曝光以控制深度后用水冲洗,没有发生聚合反应的部分被水冲洗掉。冲洗后再进行中间曝光以提高版材的硬度和耐印力。最后不加胶片再曝光一次,增加稳定性。这种印版用在由印版滚筒、刮墨刀组件及压印滚筒组成的凹印机上。它适于印金、印银、徐布珍珠粉或铝箔、塑料薄膜的底色印刷。

  (2)手工雕刻凹版。首先将需要印刷的图案画成素描稿,根据素描稿用刻刀在钢板上刻成层次丰富的点、统图案或文字。手工雕刻出来的钢板称为小原版。小原版要进行热处理提高硬度。用过版机将小原版上的图文挤压在钢制的轴面上,钢轴再经热处理提高硬度后,轴面上的图案在过版机的挤压下。将图文再翻在钢板上,这一过程叫“过版”。之后,将钢板上的图文用热压机压在1mm厚的塑料板上。将单幅图的塑料印版经过手工修版后制成大版用大张塑料版翻铜版,用铜版翻镍凸版,用镍凸版再翻成上机印刷的镍凹版或铁凹版供上机使用。手工雕刻凹版主要用于有价证券(如钞票、邮票等)印刷。但在邮票印刷中的雕刻凹版制作工艺如今已采用电子雕刻制版方法。

  (3)照相腐蚀凹版。先将彩色原稿进行分色,做出单色的阴图,经过修版后的阴图片放在连拍机上连拍成大张阳图分色片,用大张阳图片晒在印版上,然后用三氯化铁溶液对印版进行腐蚀,最后在印版上镀铝提高耐印力。
 
 凹版印刷邮票先后采用过两种制版工艺,即传统的凹版制版工艺和现代的凹版制版工艺。  
 (1)照相腐蚀凹版邮票制版工艺。传统的照相凹版邮票制版,先将原稿进行照相分色,分解出所需要的几个颜色的连续调阴图,然后进行人工修正,修正后的阴图片通过照相连拍机,将各色版缩至与邮票的规格尺寸相同的阳图,并连拍成几十权或上百枚一版的整版邮票的阳图色版,随后进行印版制作。

  印版制作时先将凹印用的网格(也称网线)晒到碳素纸上,再将邮票的图案(阳图)也晒到已有网格的碳素纸上,之后将碳素纸上带有网格图案的胶膜转移到早己准备好的印筒上,用三氯化铁溶液对印筒表面进行深浅腐蚀。为了提高印筒的耐印力,最后要在印筒的表面再镀上一层铬,以备上机印刷。传统的凹版制版工艺繁琐,速度慢,生产周期长,产品质量稳定性差,且操作上技术难度大,不易掌握,目前邮票印制中已不采用。随着印刷业步入电子印刷时代,凹版邮票的制版工艺也由传统的手工制版改进为现代的电子制版。在经过了电子分包一翻拷乳白处片-电子雕刻的过渡后,进入了电子分色高端联网系统与电子雕刻工作站相结合的光胶片制版阶段。

  邮票原稿先由电子分色机进行分色,分色后的图像信息传入电脑进行修正、编辑。邮票印制与普通印刷品有所不同,它除了采用三原色外,经常还要加人各种专色,因此需要对分色后的版面进面修正。同时由于邮票票面比较小,图案精致,要求的质量又非常高,这给印刷特别是高速印刷时的套印带来很大困难,为此,制版时还要对各色版的套印接口进行特殊的技术处理,以保证印刷质量。另外,文字、边框的编排、摆放等类似工作都需要在电脑中进行。当一枚邮票的版面制作全部完成后,操作人员便将甚电子数据传送给电子雕刻工作站。电子雕刻工作站根据数据和整版邮票的版面规格以及上机印刷的版式要求进行编辑、排版,还需对文字、线条的边缘进行光洁处理及对图案进行最后的细微修正。之后,通过电子雕刻机便可以在印刷辊筒表面的电解铜上按要求刻出数十枚乃至上百枚色彩、层次完全相同的邮票图案,印刷辊筒再经镀铬即可上机印刷。
 
 现代的照相凹版邮票的制版工艺由于采用了光胶片操作,由电子分色高端联网系统到电子雕刻工作站一气呵成,提高了制版速度,缩短了生产周期,印版套印精度高,制版重复性好,质量稳定,有利于工艺的数据化、规范化乃至标准化的管理。
 
 (2)雕刻凹版邮票的制版工艺。雕刻凹版的制版方法有多种,如:机械过版法、电镀过版法、腐蚀法等。我国采用的是机械过版法。该法是先将邮票原稿的图案按邮票的规格尺寸缩至在一块平面小钢版上,雕刻师用刻刀以手工的形式在铜版上将图案刻成形状各异、宽窄、深浅不同的点和线,以此表现出画面中的不同层次。这块刻好的小钢版就作为雕刻凹版的原版(称为原钢版),用它再去复制印刷用的印版。凹版邮票是在轮转机上印刷的,因此在制作印版时,先要将原钢版进行热处理,加强其硬度,然后放在特制的过版机上,通过机械的挤压,将平面小钢版上深浅不一的点、线转移到另一个小钢轴上面,得到凸形的线条和点子;小钢轴也经过热处理后放在过版机上,经济压将上面的图案以整版邮票的规格一枚一枚地转移到表面镀有电解铜层的印刷辊筒上,得到凹形的图文点、线;再经镀铬,印刷辊筒即可上机印刷,雕刻凹版邮票的制版即完成了。雕刻凹版邮票有其独特的效果,图案线条分明,墨层厚实,在纸面上稍有凸起,极细的点、线清晰可辨。色泽经久不变,有利于杜绝邮票的伪造。虽然雕刻凹版的制版和印刷技术难度很大,但它的防伪性能好,所以世界各国的邮票等大都采用雕刻凹版工艺印制。

  2.邮票的印刷技术  
 凹版邮票的印刷采用专用凹印轮转机,有四色、五色、六色邮票印刷机,有一色雕刻凹版加上五色或四色照相凹版套印的凹印邮票印刷机。这些专用的邮票印刷机上都配有计数码、打齿孔和裁切装置,邮票一边印刷一边就可以进行计数、打孔,并按规格裁切出整版的邮票。照相凹印所用的油墨是溶剂型液体油墨,印刷时印版浸泡在墨斗中,由刮墨刀将版面上非图文部分的油墨刮去,而图文部分则是在印版凹下去的部分,正好储存着油墨,经压印滚筒压印后,这部分油墨即转移到纸张上,再通过多色套印,一枚枚精美的邮票便转印于纸上了。雕刻版邮票所用的印刷油墨是粘稠状的树脂油墨,其传墨形式同凸印相似,但是由于雕刻凹版的图文部分是凹下去的,所以印版上非图文部分(平面)的油墨则要依靠特殊的擦墨装置来擦去。目前,雕刻印刷的擦墨方式大致有四种:布擦墨、三氯乙烯擦墨、水擦墨、纸擦墨。用布擦墨,印出的雕刻墨层立体感和光泽度都比较好,但印刷速度较慢;三氯乙烯擦墨印刷速度比较快,但毒性大,对人体有害;水擦墨是一种比较先进的擦墨方式,但同时也存在废水处理及污染问题;纸擦墨适用于小纸印刷,对于我国这样大批量的邮票印刷还不太适宜。我国的雕刻邮票印刷机配备的都为布擦墨装置。

  凹版邮票除了以上提到的单一照相票或单一雕刻票外,还自一种照相加雕刻套印的邮票,称为影雕邮票,它最爱集邮爱好者的青睐。影雕邮票的印刷是将照相凹版和雕刻凹版两种不同的印刷方法组合套印在一起。雕刻凹版虽然是印制有价证券比较理想的一种工艺,但是它难于表现丰富的色彩和细腻的层次。照相凹版也有缺点,由于有些邮票图案颜色比较深,印刷时需要的墨量大,而照相凹版油墨是粘度极小的流体,所以在深调处往往呈现出不规则的水纹,破坏了邮票画面的细腻感,另外,由于照相凹版印刷的图案全部是由不同深度和不同大小的网点组成,因此在细线条或者文字的边缘处会出现锯齿形的碎点,影响印刷光洁完整的效果。为了把邮票印制得更加完美,通常采用雕刻凹版和照相凹版混合套印的方法,发挥两种印刷方式各自的长处,以得到更为理想的印刷效果,如著名的《黄山风景》、《庐山风景》、《十二生肖》邮票以及近年来发行的《中国古塔》、《嵩山》、《珍禽》等邮票都是采用此种方法印刷的。

  将两种性能截然不同的印刷方式结合在一起,工艺上特别是套印精度上难度很大,它们各自所需要的印刷压力完全不同,油墨性能也不相同,对纸张的印刷适性也各有要求,所以印刷中机械误差较大,废品率也较其他印刷方式高。在设计这类邮票的印制工艺时,要充分了解和发挥这两种印刷方法的特点,扬长避短才能获得较好的印刷效果。这种套印版的邮票一般都以雕刻版为主,做出画面图纹的素描效果,再衬以照相凹版的晕染色彩。因此,雕刻版的主要线条和点子要重、要实,做出图案的轮廓形象和主要层次;照相凹版的衬色则可以浅、虚,辅以色彩和层次的细部变化,这样即使存在机械误差也不致影响主题景物轮廓的清晰完整,印出的邮票图案线条庄重挺拔,主题景物突出,立体感强,并且色彩瑰丽,具有十分独特的艺术效果,尤其值得集邮爱好者珍藏。目前国际上的邮票多采用雕刻版与胶印印版套色印刷。现代的胶印技术对色彩、层次的表现能力大为提高,胶印印刷的文字、线条清晰光洁,大面积底色均匀厚实,图案色彩典雅和谐,再套印雕刻版的线条、点子,邮票的艺术效果体现得更为完美。

  3.印刷中专色的应用
  邮票是面积很小的印刷品,而印刷量却非常大,不仅一块印版上要排列数十枚乃至上百枚图样,要求每个图案的色彩、层次完全一致;而且同一图案的邮票要重复印刷数千万枚,印刷周期有时长达几个月。这样长时间、大批量地印刷同一产品,还要满足集邮爱好者和消费者很高的质量需求,不仅整版邮票中每一枚套印都要准确,还要保证前、后期印刷的票面图案颜色、层次达到一致。这就需要在印前的工艺设计时考虑到它的特点,保证印刷的重复性要好。为此,邮票印刷中除使用常规的黄、品红、青、黑四色油墨外,专色墨的应用也是必不可少的。根据原稿的特点使用不同的专色墨印刷,印出的邮票可以达到令人满意的艺术效果和较高的合格率。因此,专色在邮票印刷中是经常被采用的,它主要用于以下几个方面。

  (1)底色。在邮票印制中,底色有两种不同的体现,一种是邮票画面中经常出现的作为主题图案背景衬托的底色,它虽然不是画面的主题,但是在整个画面中对主题起着很重要的烘托作用,直接影响着邮票画面的艺术效果。为了使大批量印刷后的成品邮票底色基本一致,没有明显的色偏现象,能完美地再现设计者的艺术构思,这种背景底色一般都采用套色印刷。遇到有的原稿背景底色的颜色比较深或者邮票的面积比较大(如小型张)时,还要设计成色相近似的深、浅两个专色来印刷,这样印出来的邮票其画面底色与原稿相符,墨层厚实、平服、不花、不漏白点,可真实地再现原稿的艺术效果。还有一种底色是在印前工艺设计时,为了便于印刷控制色相和弥补印刷品与画稿之间的颜色差别,对邮票图案部分人为加入的底色,它也是采用专色印刷。这是因为邮票图案的原稿经常选用一些国画、水粉画、油画的画稿,近些艺术作品设计得十分精美,色彩非常丰富,层次变化惟妙惟肖。选用这样的愿稿复制邮票,如果单纯使用三原色加黑色叠加来再现画面,邮票画面的图案颜色与原稿相比就会显得单调、单薄得多,常给人以缺色的感觉,不如原稿的颜色丰富、厚实,色彩之间的变化也较生硬、不协调,画面的景物也显得平淡、粗糙,复制的艺术效果不理想。另一方面,从印刷角度来说,如果邮票画面完全依靠三原色的叠加来产生色彩的变化,大批量印刷中要使票面色相一致,难度比较大。在这种情况下,为了能够完美地再现原稿的艺术魅力,并且得到高质量的邮票成品,工艺设计时就要根据原稿画面的主色调,定出一、两个专色作为图案部分的底色铺垫,也就是色彩的补充,如:深、浅灰色、深、浅土黄色、紫色等等,再加上三原色。这样大批量印刷时,票面的主色凋是固定不变的,就可以比较容易地使墨色一致,保证了印刷质量。同时也大大提高了邮票画面的艺术效果,使其色调与原稿基本一致。而且还较好地再现了原稿色彩的晕染效果,颜色丰富且矣柔和,色彩变化自然、和谐,整个画面平服、细腻。

  (2)人物的肤色。人物的肤色特别是脸部的肤色,在人物图案中是重要的组成部分,也是艺术设计的主要渲染部分。这在其他书刊、广告的印刷中也是至关重要的。而在邮票的印刚中更显得突出。由于邮票面积小,脸部肤色在其中占有的面积就更小,如果采用三原色叠加印刷,会给套印及墨色控制都带来一定的难度。如大批量印刷后,成品邮票的脸部肤色经常出现偏色,有的偏红,有的偏黄,加之套印不准确,脸部轮廓还会发生变形。特别是人物题材的邮票,如果主题人物的脸部肤色不一致,或者轮廓不清,都会使人物的形象受到影响,直接影响邮票的艺术效果,当然也极大地影响了邮票的质量。所以在工艺设计时,根据原稿的肤色色相,一般采用一个专色作为肤色的主色,再加入三原色衬托层次,这样印刷出来的邮票肤色部分颜色变化不大,套印也准确,脸部轮廓清晰,层次过渡自然、柔和。

  (3)中性灰色。中性灰色在印刷中是检验三原色墨色平衡的标志,因此印刷中中性灰色的再现有一定的技术难度,特别是浅色调的中性灰,它的颜色变化在视觉上更为敏感,三原色比例稍有偏差,色相就相差很远。在高速运转的大批量邮票印刷中,如果采用三原色叠加再现中性灰色,其技术难度和劳动强度都将会很高,而最终的成品合格率却很低;票面上中性灰的颜色将会偏色。成品质量检验的标准着掌握不当的话,会给集邮市场带来混乱。为避免以上现象的发生,在工艺设计时,票面上中性灰部分一般都采用一个专色灰印刷。这样的前、后批量印制出来的邮票成品在色相上不会有什么的出入,可以大大地提高成品合格率,同时也缩短了生产周期,节约了原材料。

  二、邮票的防伪技术
  1.印刷防伪技术  
 上述提到,目前邮票的印刷主要是选用凹版印刷,这是由于凹版印刷具有较好的防伪性。在防伪印刷中比较广泛应用。凹版印刷的特点是用墨量大,因此,凹版印刷的线条粗细和油墨的浓淡层次变化丰富,图文有凹凸感,层次多样,线条清晰,易于辨识,给仿冒带来很大的困难。凹版是最早用于防伪领域的印刷技术。

  在邮票印刷方面,我国的手工雕刻凹版技术是世界一流的。手工雕刻的刀风、艺术风格精湛是其他制版方法无法比拟的。中外各国纸币的人像历来都是采用手工雕刻,手工雕刻表现人物特征别具风格。手工雕刻的深版纹印出的产品墨层厚、手感好、防伪性强。但手工雕刻存在两个问题,首先是效率低,不适合快速生产的需要,此外,因为手工雕刻必须用刻刀,刻出的版纹在深度方向的截面上是呈“V”字型凹槽,这种形状的凹槽蓄墨性不太好,如果凹即采用擦版法,则凹槽内的油墨容易被擦出,则印出的线条墨层就显得不够饱满厚实。这是必须解决的两个问题。在解决效率问题上,国外在雕刻人像时是将人像放大先腐蚀放大的图像铜版,手工修雕后将该放大的人像铜版作为模版;用这块模版作模子,采用缩刻机在钢板上缩刻出符合规格的人像来。显热,雕刻铜板比直接雕刻钢板容易而且效事高。至于解决凹槽“V”字形问题,就需要挖掘腐蚀凹版工艺的潜力。腐蚀凹版工艺是直接将单开图文胶片陋在涂有感光材料的紫铜板上进行腐蚀,紫铜板硬度低,可以在紫铜板背面粘贴其他硬度高的版材。或者在较硬的版衬上充电镀一层紫铜即可。将单开被腐蚀后经提高强度处理的紫铜印版用热压机压在1mm厚的塑料板上,塑料板经精密裁切、高频焊接做成大张塑料印版,用大张塑料版翻镀铜版,铜版再翻镍凸版,最后翻镍凹版即可供上机使用。这种腐蚀工艺制作的凹版其版纹凹槽呈“U”字型,蓄墨性能好,印出产品线条墨层厚实、手感强。而且采用腐蚀的方法能制作很小的文字和很细的线条,现在微缩文字大小已经能做到
150-m,这样小的凹印的微缩文字只可在放大镜下观察,才清晰可见。
  用腐蚀方法制作凹版隐形图文折光度好,颜色变化明显。同时这种方法制作凹版解决了凹版版纹的蓄墨量问题,也解决了手工雕刻的效率低部问题。但是腐蚀法制大版还需采用拼版、电镀、多次翻版的工艺才能制作上机印版,这也还存在效率不高的问题,为解决这一问题,人们已在探索能否采用离蚀法直接制作上机凹版的技术问题。

  2.激光全息防伪技术在邮票印刷中的应用
  激光全息防伪技术是20世纪80年代出现的高科技防伪技术,它是利用光与物质作用时产生的散射、反射、透射、衍射、干涉、吸收等基本规律,获得某种特殊的视觉效果。目前,利用光学防伪的技术手段是利用薄膜干涉效应的多层介质膜结构、光栅结构和利用信息光光概念的各种类型的激光全息技术。特点是模压工艺的出现,使得低成本大批量制造激光全息图得以实现,加上全息图本身包含着丰富的信息,而且全息标识不能简单地利用普通的照相制版及印刷技术进行复制,因此,模压全息图很快在防伪安全方面获得应用。

  将激光全息防伪技术应用于邮票印刷上是在20世纪80年代后期的事了。世界上第一张带有全息防伪图案的邮票是1988年10月18日由奥地利发方的8先令邮票,邮票在国际商会出口产品展览会上展出,深受欢迎。其邮票中央办三张全息图案,再出由A字母和MADE
IN AUSTRIA等构成的帆船造型,象征出口的意思。后来于1989
年12月3曰,美国邮政部发行的25美分预付款信封(信封右上角方形开口内贴有全息图,由美国钞票全息公司制作),其全息图为一宇宙飞行器正在登上轨道空间站。接下来芬兰、匈牙利、波兰、加拿大、蒙古、澳大利亚等许多国家都发行了这种防伪技术的邮票,使全息防伪技术在邮票防伪制作中发挥了巨大的作用。我国于1996年也发行了这种邮票,首先是为“香港98”邮展发行了一枚纪念封。纪念封上贴着一个小圆形的全息图案,画面是一个抱着竹子的熊猫,邮票本是一幅绿色竹林图画。后来为了庆祝第22届中国邮展,于1996年7月18日又发行带有全息图案的纪念邮票。邮票的画面是环绕地球飞行的人物雕像,环绕邮票周围的是航空信封、飞机、轮船、卡车等图案。此外,我国香道于1994年2
月15日发行了两张贴有全息邮票的邮政明信片。一张明信片上全息邮票的图案为一枚1685年的维多利亚女工头像,贴这张邮票的明信片的画面是
1920年的香港海滨,另一张明信片上的全息图案是一张英国伊丽莎白二世女王的头像,这张明信片的画面是 1933年的香港海滨。

  3.调幅网线和调频网点
  网点变化如今作为一种新的防伪技术,正在引起人们的重视。正逐渐被用于票证的防伪印刷,具有良好的效果。其原理是将连续调图像和文字、图形等变换成具有一定的方向性的微小点划线,通过改变其角度,形成潜像。此图案用肉眼并不能看到,但是一经数字化扫描就会显现出来。调频网点是将图像变换成微小的点子,依靠点子的密集程度来表现图像密度的深浅。如果用复印机复印就会产生龟纹。美国已正一部分邮票中采用了这种防伪方式。邮票整体的胶印网点的方向是规则的,仅在潜像部分改变了网点方向。用肉眼什么也看不出来,但是如果在具有双凸透镜的邮戳检测仪上就能清楚地看出来。

   4.齿孔防伪
  
这是邮票防伪中常用的步法之一。我们知道,邮票的制作完毕后都要经过打齿孔,最早对邮票打齿孔是为了邮票撕分的方便,后来,人们逐步利用齿孔的形状、排列、疏密等用于邮票的防伪,以防止邮票的仿制,提高其收藏价值。如今,在齿孔防伪技术方面已有很大的提高,从而成为邮票防伪的一个重要方面。

  除了以上所述之外,邮票防伪还有图纹防伪、特种印刷油墨防伪、暗记防伪等等。总之,在票证防伪中所用的技术和材料,大部分在邮票防伪中都可以用上。

 随着防伪技术和材料的不断发展,今后邮票的防伪将向着更高的层次发展,它基本上可以利用票证防伪上所用的高科枝材料和技术,当然,邮票的防伪不如钞票等防伪那样迫切和重要,因为邮票在使用价值(即邮寄)上的防伪并没有很大的意义,这主要是由于其面值都比较低,而造假者花费精力而得不偿失。而邮票防伪的真正意义在于珍品的收藏价值,然而,由于收藏价值是与年代久远及本品种数量的多少成比例的,若年代远,则邮票的纸质必然与造假时新印刷的有所不同,则假冒产品就容易被发现,失去其价值;而若造假者大量印刷,则又会失去珍稀品种的意义,因此也空易被人们发现而失去其价值。因此,总的来说,邮票防伪没有钞票等防伪重要。但这并不能说邮票防伪不重要,这从世界上出现的珍稀邮票膺品的案件就可以说明问题了。

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