Копии за секунды. История самого незаменимого изобретения XX века

В Battelle уже имели значительный опыт работы с селеном, как результат предыдущего проекта, связанного с плавлением меди, побочным продуктом которого был селен. Биксби обнаружил, что только один вид селена, некристаллическая форма, известная как аморфный селен, имел требуемые фотопроводящие характеристики и что добавление его небольших количеств в серу или антрацен улучшало результаты обоих материалов. Он также обнаружил, что можно получить очень качественное покрытие, используя для этого вакуумное устройство напыления и тщательно контролируя температуру материалов. Чем больше селена он добавлял в смесь, тем лучше становились результаты, пока селен не достигал определенной концентрации и результаты не начинали ухудшаться, и этого эффекта он не понимал. «После нескольких безуспешных попыток, – вспоминал Джек Кинселла, бывший сотрудник фирмы Xerox, – его контролер настоял на том, чтобы он оставил селен в покое и занялся другими вариантами».

Однако Биксби однажды пришло в голову, что причина кроется в общем освещении. Возможно, аморфный селен был настолько чувствительным фотопроводником, что даже специально приглушенного света в его лаборатории было достаточно, чтобы частично разрядить селеновые формы перед тем, как их смогут экспонировать через копируемое изображение, и эта проблема усложнялась по мере увеличения концентрации селена. Он установил красные лампы безопасного освещения, как в темных комнатах фотолабораторий, и обнаружил, что качество изображения резко улучшилось. Фактически он открыл, что чистый селен был почти в тысячу раз чувствительнее серы и антрацена и также более чувствительным, чем любая комбинация этих трех материалов.

Это было открытие, ставшее поворотным пунктом. Все электрофотографические отпечатки, которые делал Карлсон и другие, были контактного типа. Это значит, что копии получали, уложив оригинал лицевой стороной вниз на фоточувствительную форму (или, как в неработающей модели Карлсона, обернув документ вокруг фоточувствительного барабана), а затем, пропуская очень яркий свет через обратную сторону оригинала, то есть создавая тень оригинального изображения на форме. Этот способ работал достаточно хорошо, но у него было много ограничений. Например, его нельзя было использовать для копирования книжных страниц или других двусторонних оригиналов и его невозможно было использовать для воспроизведения изображения, отпечатанного на толстом или непрозрачном материале. Формы Бикс-би с покрытием из аморфного селена были такими чувствительными, что теоретически их можно было использовать для копирования не только контактным способом, но и способом проецирования, то есть ярко освещая поверхность документа и проецируя его изображение на фотопроводник, так же как эпипроектор проецирует изображения на экран или стену. Карлсон предвидел этот способ и описал его в своих патентах, но он не смог осуществить его с помощью тех материалов, которые он использовал в своих опытах.

Открытие Биксби сделало проецирование теоретически возможным, и, следовательно, оно стало главным шагом на пути к созданию коммерческой машины. Оно также прямо способствовало получению в 1955 году патента, который давал компании Haloid (и затем Xerox) исключительное право контроля за использованием селена в качестве фотопроводника в копировальных машинах. Как оказалось, это преимущественное для конкуренции право, поскольку в течение многих лет не было найдено ни одного достойного заменителя селена[21]. В интервью с Джоном Бруксом в 1967 году Гарольд Кларк, который стал первым физиком компании Haloid в 1949 году, сказал: «Только подумайте. Такая простая вещь, как селен – один из элементов земли, которых, всех вместе, насчитывается не больше ста, и при этом такой распространенный. Он оказался ключом к решению проблемы. Как только была открыта его эффективность, мы были уже вне опасности, хотя мы об этом тогда ничего не знали. Мы продолжаем быть держателями патента на использование селена в ксерографии – почти патент на один из химических элементов. Неплохо, правда? И мы до сих пор точно не знаем, как селен работает.

Например, нас озадачивает тот факт, что у него нет эффекта памяти, а конкретно никаких следов предыдущих копий не остается на барабане с селеновым покрытием, и что теоретически он, вероятно, способен работать бесконечно. В лаборатории, селеновые барабаны смогут выдержать миллион операций, и мы не понимаем, почему он тогда изнашивается. Так что вы видите, что разработка ксерографии шла, в основном, эмпирическим путем. Мы были подготовленными учеными, а не какими-то ремесленниками, но нам удалось добиться равновесия между трудом "жестянщика" и научными исследованиями».