Ксерокс

Ксерокс — это устоявшееся в русском языке бытовое название процесса копирования документов и изображений с помощью электрографической технологии, а также сам аппарат для такого копирования (копировальный аппарат, копир). Термин произошёл от названия компании Xerox Corporation (США), которая в середине XX века коммерциализировала и сделала массовой технологию сухого электростатического копирования — ксерографию. В современном русском языке слово «ксерокс» является нарицательным для обозначения копировальных аппаратов любых производителей, хотя с точки зрения товарного знака и корпоративного наименования такое употребление является некорректным (эпоним).

История

Предпосылки и изобретение ксерографии

До появления ксерокопирования основными способами тиражирования документов были фотокопирование (контактная печать на светочувствительной бумаге), гектография и ротапринтная печать. Все они требовали либо химической обработки, либо изготовления промежуточных форм (матриц, трафаретов), что было дорого и трудоёмко.

Принципиально новый метод разработал американский физик и юрист Честер Карлсон. В 1938 году он провёл первый успешный эксперимент по созданию электростатического изображения. Карлсон использовал покрытую серой цинковую пластину, наэлектризовал её трением, затем экспонировал через стеклянный негатив. Под действием света заряд на освещённых участках стекал, а на тёмных оставался. Затем пластину посыпали ликоподиевым порошком (красителем), который прилипал к заряженным участкам. Полученное изображение переносили на вощёную бумагу и закрепляли нагревом. Первая копия была сделана 22 октября 1938 года в лаборатории в Астории (Квинс, Нью-Йорк). На ней значилась надпись: «10-22-38 ASTORIA».

Коммерциализация и компания Xerox

Несмотря на изобретение, Карлсон долго не мог найти инвесторов. Более 20 компаний, включая IBM и General Electric, отказались от его технологии. В 1944 году он заключил соглашение с Battelle Memorial Institute (некоммерческая исследовательская организация), а в 1947 году права на изобретение приобрёл Haloid Company — небольшой производитель фотобумаги из Рочестера (штат Нью-Йорк). Руководитель Haloid Джозеф Уилсон увидел в ксерографии огромный потенциал.

В 1948 году был введён термин «ксерография» (от греч. xeros — сухой и grapho — пишу). В 1949 году Haloid выпустила первый коммерческий копировальный аппарат — Model A (Xerox Copier Model A). Это был громоздкий полуавтоматический прибор, требовавший ручных операций. Однако настоящий прорыв произошёл в 1959 году с выходом модели Xerox 914 — первого полностью автоматического офисного копировального аппарата на обычной бумаге. Аппарат весил около 300 кг, занимал площадь стола и требовал подключения к отдельной розетке. Он копировал листы формата до 9 × 14 дюймов (отсюда название 914). Успех Xerox 914 был ошеломляющим: к 1961 году доход компании превысил 60 миллионов долларов, а к 1965 году — 500 миллионов. В 1961 году Haloid Company сменила название на Xerox Corporation.

Развитие в СССР и России

В Советском Союзе первые копировальные аппараты, работающие по принципу ксерографии, появились в 1960-х годах. Они производились по лицензии Xerox на заводе в городе Шостка (Украинская ССР) под маркой «Эра» (например, «Эра-1», «Эра-2»). Позже, в 1970–1980-х годах, в СССР выпускались собственные разработки — аппараты серий «РЭМ» (рентгеновский электрографический множительный), «Ксерокс» (название использовалось как официальное для некоторых моделей, например, «Ксерокс-1») и «Электроника». Однако широкое распространение копировальная техника получила только в конце 1980-х — начале 1990-х годов, когда в страну начали ввозить подержанные японские и американские аппараты (Canon, Ricoh, Sharp, Xerox). Именно тогда слово «ксерокс» прочно вошло в русский язык как синоним любого копировального аппарата.

Принцип действия

Ксерографический процесс включает несколько последовательных этапов, реализуемых в замкнутом цикле:

1. Зарядка (коронация). Фоточувствительный барабан (или пластина) — цилиндр, покрытый слоем фотопроводника (например, селена или органического фотопроводника) — равномерно заряжается положительным или отрицательным статическим электричеством. Зарядка осуществляется с помощью коронирующего провода (скоротрона) под высоким напряжением (обычно 5–8 кВ).
2. Экспонирование (засветка). Оригинал документа освещается яркой лампой. Отражённый свет через систему линз и зерён проецируется на вращающийся барабан. На освещённых участках (белые поля документа) фотопроводник становится проводящим, и заряд стекает на заземлённый барабан. На тёмных участках (буквы, линии) заряд сохраняется. В результате на барабане формируется скрытое электростатическое изображение — потенциальный рельеф.
3. Проявление (нанесение тонера). На барабан наносится тонер — мелкодисперсный порошок, состоящий из частиц полимера (смолы) и пигмента (обычно сажи). Частицы тонера несут заряд, противоположный заряду барабана. Благодаря электростатическому притяжению тонер оседает только на заряженных участках барабана, проявляя скрытое изображение в видимое.
4. Перенос изображения. Лист бумаги подаётся в зону контакта с барабаном. С обратной стороны листа на него воздействует второй коронирующий электрод (коротрон переноса), который сообщает бумаге заряд, более сильный, чем заряд на барабане. В результате частицы тонера переходят с барабана на бумагу.
5. Закрепление (фиксация). Бумага с тонером проходит через фьюзер (печку) — узел из двух нагретых валов (один из которых — тефлоновый, другой — резиновый). Под действием температуры (обычно 180–220 °C) и давления частицы тонера расплавляются и вплавляются в структуру бумаги, образуя прочное изображение.
6. Очистка барабана. После переноса изображения на барабане остаются следы тонера. Специальный ракель (скребок) или щётка удаляют остатки порошка, а разрядная лампа снимает остаточный заряд, подготавливая барабан к следующему циклу.

Классификация

Копировальные аппараты (ксероксы) классифицируются по нескольким признакам:

По функциональному назначению

• Аналоговые копиры. Создают копию непосредственно с бумажного оригинала с помощью оптической системы. Исторически первый тип. В настоящее время практически вытеснены цифровыми.
• Цифровые копиры. Сканируют оригинал в цифровой вид, обрабатывают изображение и затем выводят на печать. Позволяют масштабировать, редактировать, накапливать задания и работать как принтер или многофункциональное устройство (МФУ).
• Многофункциональные устройства (МФУ). Сочетают функции копира, принтера, сканера и часто факса. Являются стандартом современного офиса.

По производительности (скорости копирования)

• Персональные (низкоскоростные). До 20 страниц в минуту (стр/мин). Предназначены для индивидуального использования или малых рабочих групп.
• Офисные (среднескоростные). 20–50 стр/мин. Рассчитаны на отделы среднего размера.
• Высокопроизводительные (скоростные). Свыше 50 стр/мин (до 100–150 стр/мин). Используются в крупных организациях, копи-центрах, типографиях.

По цветности

• Монохромные (чёрно-белые). Наиболее распространённый тип, используемый для копирования текстовых документов.
• Цветные. Позволяют копировать полноцветные изображения. Используют четыре тонера (CMYK: голубой, пурпурный, жёлтый, чёрный). Более сложные, дорогие и медленные по сравнению с монохромными.

По формату бумаги

• Формат А4. Самый массовый сегмент.
• Формат А3. Для копирования чертежей, схем, плакатов и крупноформатных документов.
• Широкоформатные (плоттеры). Для форматов А2, А1, А0 и более. Используются в инженерных и архитектурных бюро.

Применение и значение

Ксерокс стал одним из ключевых изобретений XX века, кардинально изменившим офисную работу и делопроизводство. Основные сферы применения:

• Офисная работа. Быстрое и дешёвое копирование документов, писем, отчётов, контрактов.
• Образование. Тиражирование учебных материалов, раздаточных листов, методических пособий.
• Издательское дело и полиграфия. Оперативное копирование малых тиражей книг, брошюр, рекламных листовок (оперативная полиграфия).
• Архивное дело и библиотеки. Создание копий ветхих и редких документов без риска их повреждения.
• Инженерное дело и архитектура. Копирование чертежей и технической документации (на широкоформатных аппаратах).

Значение ксерографии выходит за рамки копирования. Технология электрофотографии (ксерографии) легла в основу современных лазерных принтеров, цифровых печатных машин и некоторых типов факсимильных аппаратов. Без неё невозможно представить современный документооборот.

Интересные факты

• Слово «ксерокс» стало нарицательным и вошло во многие языки мира. В английском языке для обозначения процесса копирования используется глагол to xerox, что является нарушением товарного знака, но общепринято в разговорной речи. Компания Xerox долгое время боролась с этим явлением, опасаясь потери прав на бренд (как это произошло с нейлоном, целлофаном, аспирином и эскалатором).
• Первый аппарат Xerox 914 был настолько пожароопасен (из-за нагревательных элементов), что в комплекте с ним поставлялся огнетушитель.
• В 1970-х годах исследовательский центр Xerox PARC (Palo Alto Research Center) разработал множество технологий, ставших основой современной компьютерной индустрии: графический интерфейс пользователя (GUI), компьютерную мышь, Ethernet, лазерный принтер и объектно-ориентированное программирование. Однако коммерциализировать эти разработки смогли другие компании, в первую очередь Apple и Microsoft.
• В СССР копировальные аппараты долгое время были дефицитом и находились под строгим контролем (учитывались, опечатывались, за копирование некоторых документов требовалось разрешение). Это было связано с опасениями по поводу неконтролируемого распространения информации.

Критика и проблемы

• Экологичность. Ксерографический процесс потребляет значительное количество электроэнергии (особенно на этапе нагрева фьюзера). Отработанные картриджи и тонер являются токсичными отходами и требуют специальной утилизации.
• Здоровье. При работе копировальных аппаратов выделяется озон (из-за коронных разрядов), который в больших концентрациях вреден для дыхательных путей. Современные аппараты оснащаются озоновыми фильтрами.
• Качество. На копиях возможно появление дефектов: полос, пятен, искажений, потери мелких деталей. Качество копии зависит от состояния аппарата, качества тонера и бумаги.
• Безопасность. В современных цифровых копирах и МФУ используются жёсткие диски, на которых сохраняются отсканированные документы. Это создаёт риск утечки конфиденциальной информации, если устройство не обслуживается должным образом.

Источники

• Овчинников, В. В. «Ксерография. Физические основы и применение». — М.: Энергия, 1975.
• Jacobson, N. «The Xerox Story: The Story of the Invention and Development of Xerography». — New York: McGraw-Hill, 1959.
• Dessauer, J. H. «My Years with Xerox: The Billions Nobody Wanted». — New York: Doubleday, 1971.
• Статья «Ксерография» в Большой советской энциклопедии (3-е издание).
• Материалы корпоративного сайта Xerox Corporation (исторический раздел).