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如果不是在纽伦堡，约翰内斯·古登堡最晚在斯特拉斯堡时与书籍装订师的工作产生了紧密联系。在返回家乡时，他接触到了印刷技术领域的另一项轰动性发展：铜版雕刻术。虽然无法考证这一艺术领域的发展是否仅局限于美因茨，还是也存在于其他城市，但这对我们无足轻重。对古登堡的发明起到决定性推动作用的是，在规模不大的美因茨中，有个无法查清姓名的“纸牌大师”正使用铜版雕刻术进行工作。虽然铜版雕刻术是凹版印刷，与凸版的书籍印刷相反，但不应因此错误地推测这两种印刷方法在15世纪中叶就已经像后来一样泾渭分明，这无异于为寻找解决方案而完全以功利主义的视角检测所有观点和技术方法。
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这位纸牌大师与古登堡有着类似的目标，即低成本地进行量产。两人都试图通过批量化生产大众产品来征服市场，同时也都认为这将带来利润。但在他们眼中，批量生产不意味着放弃产品质量，相反，他们认为在市场上取得成功的基本前提是复制出高质量的产品，或者说复制出与原件一样出色的艺术作品。他们从一开始就想在质量上胜过那些在市场上随处可见的单品或者手工制作的复制品。
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纸牌游戏在德意志的流行必然导致高性价比生产方式的产生；纸牌也在一些人那里成为奢侈品，因此必然会出现更加高级精美的制作方式。与木刻相比，铜版雕刻有两个优点：第一，因为铜版较为坚硬，可以印刷的份数更多；第二，木刻版线条过细时很容易在印刷中折断，铜版则几乎无须考虑线条的最小宽度，因而可以实现更精细的线条。
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约翰内斯·古登堡兴致盎然地关注着纸牌大师的工作，这让他看到了在印刷复制过程中将文字与图片相结合的可能性。重要的是，古登堡的目标不是改变书籍本身的形式，而只是改变书籍的生产方式。他在书籍的选择上十分保守，被他纳入考虑范围的都是市场上主流的书籍类型，包括教科书、指南、日历这样的实用性书籍，还有完全相反的精装书籍。
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但在古登堡幻想将书籍生产行业的所有职业——抄书员、红字师、画师、装订师——集中到印刷工场并以此进行批量生产之前，他必须先解决根本问题，即如何低成本且大量地在纸张或皮纸上进行印刷。古登堡面临四个基本难关，每一个都指向具体的细节问题：
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1. 低成本地生产昂贵的活字；
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2. 将活字组成页面，即排字；
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3. 印刷，而且应该实现双面印刷；
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4. 发明适合用于印刷的油墨。
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一旦产生将单个活字组装成单词、句子、栏、页的想法，自然就会产生如何在技术上实现这个想法的问题。考虑到康拉德·萨斯帕赫的车工身份，他应该不只参与了印刷机的设计，而是至少还在实际操作上协助古登堡设计了排字架、排字盘、压模等。发明特殊工具对实现构想必不可少，排字就是一个生动的例子。若要将单个活字排成单词和句子，就需要一个能将这些活字非永久地组装到一起的特殊装置，在印刷完这一页面之后——无论印了多少次——还要将这个页面重新拆解成单个活字，以便继续用于其他页面的排版。简而言之，为了解决排字的问题，约翰内斯·古登堡必须完成一系列技术创新，而进行创新的前提是他对具体的排字工艺有所设想。
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在排字之前还必须解决的一个基本问题——大批量、低成本地生产高质量的活字。古登堡很有可能在斯特拉斯堡大批量地生产了以单个字模为形式的用于装订图书的印模，但他认为当时的制造方法仍太过烦琐——先要将铸造好的毛坯固定到模具中，然后用硬质的阴模在毛坯眼（毛坯上的一层软质金属）上压制出一个字母。如果说制造阴模是无法省略的工作步骤，那么更有意义也更高效的做法是将毛坯与字模的制作步骤合二为一。古登堡为此使用的是浇铸的方法，这也能最大程度减少挫平毛刺等后续工作。
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为了使每一行字母都在印刷中保持整齐，不出现“七上八下”的情况，每个活字都必须大小相同。如果想模仿手写或者手抄书籍的排版效果，排版者就必须在技术上实现与技术娴熟的抄写员相同的精确度。此外，为了保证各行长度一致，抄写员会在字母宽度和字母间距上进行微调，这是活字排版不能实现的。首先要解决的是第一个问题，即所有活字大小都应相同，第二个问题我们稍后再谈。
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萨斯帕赫和古登堡有可能在美因茨产生了在活字制作中使用木框架的想法，具体地说是将木框架与浇铸所需部件——模膛和阴模——配合使用。模膛加上木制外表后可以保护铸造工的手不被烧伤。古登堡将一件方形的阴模放入两件式的模膛当中，通过开口注入金属，待冷却后将两件式的模膛分开，取出金属活字。需要什么字母，就相应地更换阴模。这样一来，只需提前为字母表中的每一个字母制作一个阴模，就可以生产任意数量的大小一致的活字。
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手铸工具的发明为快速高效地量产活字提供了简单得令人惊讶的解决方案。在书籍装订师那里，昂贵的印模被视为工场的基石。在之后的印刷工场中，虽然活字的制作成本降低了，但是所需的件数比书籍装订师多得多，因此成套的活字同样成为印刷工场运营的基础。
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当时专门为某个印刷本生产字模套组的情况并不罕见。由于进行的是整页排版，在一行、一栏或一页中，同一个字母可能多次出现，因此每一个字母都需要大小写版的多个活字。以古登堡的主要作品——被称为“B42”的《四十二行圣经》——为例，在印刷中共需要290种字符，其中包括47种大写字母，小写字母和标点符号共计243种，这意味着要生产290个阴模。排版一页需要约2600个活字。每一个排字师需要三页的活字量，包括正在排版的一页，正在印刷的一页，以及刚从印刷机上拿下来的一页，这意味着古登堡要有7800个活字的储备。
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假设在古登堡的印刷工场中共有六个排字师同时为《四十二行圣经》工作，那么一共需要4.68万个活字。[93]在生产印模时积累的铸造经验帮助他找到了理想的合金，成分为铅、锌和帮助铸件快速硬化的锑。手铸工具的发明为他的商业计划打好了基础，让他可以方便迅速地生产活字。
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书籍装订师康拉德·福斯特只有45个装饰印模，字母印模则有53个，包括两套小写的不完整的字母表和大写字母C、N和M[94]，当时他已经算得上是装备丰富的书籍装订师了。福斯特是一个印模一个印模地手动在书籍的皮质封面进行压印，因此对他来说，原则上每个字母只需要一个印模。拥有两套印模的原因是美学上的需求，他在1433—1438年使用第一套，1438年起使用第二套，也就是当古登堡在斯特拉斯堡开始对机械复制印模进行试验的那段时间。
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古登堡面临的另一个挑战是印刷机的构造问题。在此之前，所有形式的印刷都是将纸张或皮纸放在印刷模板上进行按压。回顾古登堡用于生产朝圣镜和书籍封面印模的压机，它们采取的都是与冲压机相同的操作方法，即通过垂直活动的压机手柄将压模从上往下压到待压制的材料上——朝圣镜生产中的金属薄片，或印模生产中的毛坯件。印刷书页不能考虑这种方法，否则会导致印刷油墨从模板上滴落；单是这个原因就足以否定这种方法。古登堡可能从卡牌师傅，或者说铜版雕刻师那里吸取了基本原理——利用辊子将湿纸压到印刷模板上，他与车工萨斯帕赫一起将这一基本原理转化为高效迅速的印刷装置。萨斯帕赫有制作木压机的经验，他为印刷机使用了葡萄酒压榨机的形式，后者的中心部件是用于压榨葡萄汁的类似台虎钳的装置。实践证明，这是个既简便又实用的想法。
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古登堡将排字师排好的印刷模板固定在印刷机的下平板上，用皮墨球为印刷模板印上颜色。皮墨球由柔软的皮料制成，中间填充有马毛。紧接着，他在印刷模板上放上一张湿润的纸张。与葡萄酒压榨机的由上往下操作的手杆不同的是，印刷机利用水平操作的印刷手柄使所谓的压板（类似大压模，其下方固定有一块平整的金属板）下压。在印刷机手柄和转轴的配合中，压板精确而均匀地向下方的印刷模板施加压力。
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为了使印刷版面干净整洁，需要用大小相同的活字进行整齐的排版，印刷模板上覆盖有准确包围版面的框架。该框架通过小钩子固定纸张，使纸张可以一直被固定在同一个位置上。尤其是在同一张纸上进行二次印刷，即反面印刷时，纸张保持原位具有重要意义。稍等片刻后，印刷师扳动印刷手柄，压板随之上升。他取出纸张，像晾衣服一样将纸张挂在一根绳子上晾干，然后再次为印刷模板涂上油墨，将纸张放到印刷模板上，开始进行下一次印刷。
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迄今无法回答的问题是，古登堡最早的印刷机是否具备能使下平板滑出的滑床，帮助印刷师更快更方便地更换印刷模板或者纸张。与手铸工具一样，古登堡的印刷机也没有流传下来，所有的描述都是重构性的。虽然这些描述很有可能在很大程度上符合真实情况，但无论如何都只是推测。
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此外，古登堡还需要发明适合用来印刷的油墨以及用于排版、印刷、干燥的小工具，同时也要思考如何高效组织分工流程。古登堡集工艺学家、技术专家、发明家、投资人的身份于一身。
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不论是发明手铸工具还是印刷机，都需要漫长的试验过程。即使古登堡在生产用于图书装订的印模时使用了单个的活字印模，在生产朝圣镜时使用了压制技术，他仍需要对不同的工艺方法进行尝试，发明一系列新工具。古登堡取得成功的原因在于：如果无法实现某些技术的前提条件，那么他就设计新的生产流程；如果有些技术方案过于耗费时间或材料，从而对高效、大批量生产造成障碍，那么他就果断地弃之不用。这清晰地体现在从冲压批量生产印模到运用手铸工具这一进步之中。冲压出的印模必须经过进一步处理，例如挫平压制产生的毛边和毛刺。此外，冲压也不能生产出一模一样的活字，而这恰是整洁的排版所要求的。
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在找寻的过程中，对古登堡而言必然存在一个原点，一个榜样，否则这一切都不可能实现。古登堡的目标不在于重新发明书籍或者改变社交方式，大概也没有帮助人文主义实现突破这样高尚伟大的想法，他关注的只有书籍本身，他关注的是书籍的各种文学形式和构造方式。通过观察，他对世俗抄书坊中抄书员的工作以及工场中画师、红字师和装订师的工作有了一定了解。针对现实，他为自己提出了将这些手工作业机械化、实现现代化批量生产的任务。
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古登堡在这方面与他所处的时代步调一致。当古登堡在斯特拉斯堡为生产亚琛朝圣镜建立融资公司并对机械制造字母印模进行试验时，菲利波·布鲁内莱斯基（Filippo Brunelleschi）在佛罗伦萨建成了圣母百花大教堂的穹顶。实现这一宏伟建筑计划的前提是使用一系列建筑力学发明，从滑轮、滑车到新式起重机的各种新器械使高空作业成为可能。然而当时并非只有在遥远的佛罗伦萨才能接触到技术创新。
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