IG公司有时会犯大错误。 当美国发明家 切斯特卡尔森 (1906-1968)接近一些世界上最大的 公司提出了复印机的想法，在 1940 年代，他们根本不想知道。他们无法想象谁会 想要制作大量文档副本。卡尔森花了数年时间才转身 想法成为最重要的办公室之一 发明 20日 世纪——当这些公司意识到刚刚 他们错过了多么大的机会。复印机看起来很复杂，但 他们使用两个非常简单的科学来工作。让我们来一个 仔细看看里面!

　　相片：公共圖書館中的典型影印機。这个是由Gestetner制作的， 与许多办公室复印机不同，顶部没有内置的纸张进纸器(因为它主要用于 抄书)。完成的纸张副本通过机制卷曲并出现在您可以的空白处 见下文。底部的抽屉装有备用纸。

　　静电：一种整洁的胶水!

　　你有没有尝试过那种派对技巧，你在你身上擦一个气球 套头衫20或30次?如果你擦得足够多，你可以做气球 坚持你的衣服本身。你看到的不是魔术：而是 静态的 电力.当你摩擦气球时，你会给它一个 电荷。同时，你给你的套头衫一个相反的 电荷。与电荷吸引不同，所以气球粘在你身上。

　　照片：看，没有手!静电可以使用相反的事物“粘合”在一起 电荷。这门科学在复印机内得到实际应用。

　　这是怎么发生的?当你摩擦气球时， 电子 (的 内部带负电的微小颗粒 原子 携带电力) 从套头衫移到气球上。换句话说，气球 获得比应有的更多的电子，并整体拾取 负电荷。由于电子已经离开了你的 套头衫，它的电子比应有的少，整体 正电荷。现在带电荷的东西是一个 有点像 磁铁.电荷相反的两个物体倾向于 彼此移动或吸引，就像两块磁铁一样 对面的两极。(我们的文章 静电 更详细地解释了所有这些。

　　光与电有什么关系?

　　静电是使复印机工作的两种科学技巧之一。现在让我们 探索另一个： 光导增益.

　　如果你相信你在科学书上读到的，你可能会认为 光 和 电力 是完全不同的东西。光来自 太阳和手电筒等东西的动力;电流流转 电线和制造类似的东西 吸尘器 和 冰箱 工作。所以 光与电无关，对吧? 错! 光是 其实是一种电.一束光是超快的 电波和磁波来回摆动和冲击 通过太空。这有助于我们解释太阳能(使 来自阳光的电力)工作。当阳光照射到太阳能上时 面板， 太阳能电池 里面 它吸收光中的电能并将其转换回电流(流量 电子)，可用于为某物提供动力。

　　复印机里有一种类似于太阳能电池的东西，它是 称为 感光体.而不是生产电动 电流 当光线照射到它上面时，它会捕捉光线的图案 作为静电的模式。这有什么用?假设你发光 手电筒在你手上投射出兔子耳朵的阴影图像 墙。但不是把阴影照在墙上，而是照亮它 在感光体上。感光体的某些部分会很亮 点亮(光线通过您的手)和某些部件将 黑暗(你的手投射阴影的地方)。感光体将获得 浅时带电荷，暗处不带电。在 换句话说，它将拥有您手的一种“电子副本”。 这是复印机工作原理的关键。

　　艺术品：硒——早期复印机背后的力量——相对而言 稀有的半金属化学元素与氧和硫属于同一组(16，以前称为VI，VIA和VIB)。

　　那么这种神奇的光导材料是什么呢?早期使用的复印机 由稀有化学元素的玻璃状(玻璃体)形式制成的感光体 硒; 后来的人使用改进的材料，如碲化硒，事实证明更好 用于大容量复制。硒因其将光转化为电能的能力而备受推崇 自1870年代以来，最初由英国电气工程师发现 威洛比·史密斯 后来由科学教授开发 威廉·格里尔斯·亚当斯，以及他的学生理查德·埃文斯·戴。 他们的工作——将光和电结合起来——为《光与电》铺平了道路 电视, 光电电池， 太阳能电池——当然还有复印机。 现代复印机倾向于放弃硒，转而使用 光导聚合物(塑料)。

　　用光书写

　　"对我来说，对一台可以在办公室使用的快速、令人满意的复印机的需求似乎非常明显——似乎对它的需求如此迫切——如果能得到它，这是一件令人向往的事情。所以我开始思考如何制造一个。"

　　切斯特卡尔森, 1947

　　(引自 欧文, 第70页)在他的实验室里进行了大量的研究和修补之后， 切斯特·卡尔森(Chester Carlson)想出了如何使用这两个位 科学——静电和光导性——帮助他使 文件副本。

　　假设您要从书籍中复制一页。如果你闪耀 非常 明亮的光线照在书上，可以做出黑白的影子 页面上的字符，就像投下你的手影一样。如果你 将光线以一定角度照射到页面上，它不会直接反射 后退：它以一定角度反弹。因此，通过以一定角度照射光线， 您可以将页面的阴影投射到另一个对象上。让我们假设 你在附近放一个感光体，然后将页面的图像扔到 那。您不会在感光体上创建阴影 - 您将创建一个 电荷模式：阴影的电气版本。现在 如果我们将墨粉撒在感光体上，碳粉颗粒会 像小小一样粘在这个“电影”的带电区域 气球粘在你的套头衫上。 然后我们所要做的就是按 将纸放在感光体上，将墨水移开。嘿 普雷斯托，论文有原始页面的副本!这整个过程， 卡尔森命名 静电学 (结合两个希腊词的意思是“干” 写作“)，在复印机内是自动化的，可以发生和 很快又翻了一遍。

　　如果不清楚，我将再次检查所有内容，就像在复印机内发生的那样， 在下面的框中。

　　复印机的工作原理

　　现代复印机的工作原理

　　将要复制的文档倒置放在玻璃上

　　极其明亮的光线扫描整个文档。从白色区域(没有墨水的地方)反射的光比从黑色墨水区域反射的光要多得多。

　　页面的“电影”在感光体上形成。复印机中的感光体是一条旋转传送带，上面涂有一种叫做硒的化学物质。

　　当皮带旋转时，它会随身携带电影。

　　接触传送带的墨桶会涂上微小的粉末状墨水(碳粉)。

　　碳粉已带电，因此它会粘在电影上，并在传送带上形成原始页面的墨迹图像。

　　复印机另一侧料斗中的一张纸朝另一条传送带上的第一条传送带进料。当它移动时，纸张被赋予强烈的电荷。

　　当纸张靠近上部传送带时，其强电荷会将带电的碳粉颗粒从传送带中吸引出来。图像从传送带快速转移到纸上。

　　墨水纸通过两个热辊(热熔器单元)。滚筒产生的热量和压力将碳粉颗粒永久融合到纸张上。

　　最终的副本从复印机的侧面出现。多亏了定影器单元，纸张仍然很热。它可能仍然有足够的静电电荷来粘在你的套头衫上。尝试一下(但要先确保墨水干燥)。

　　切斯特卡尔森的原始复印机如何工作

　　现代复印机中发生的事情与切斯特卡尔森最初设计的过程并没有太大区别。 通过查看他原始复印机专利中的一张设计图纸，我们可以看到这一点。我上色了 并简化了编号以大致显示正在发生的事情：

　　艺术品：切斯特·卡尔森于 1944 年 9 月 12 日获得专利的原始复印机。由美国专利商标局提供。

　　将原始文档(要复制)插入顶部的插槽(绿色)。

　　文件通过皮带和滚轮机构(深蓝色)带入机器。

　　一盏明亮的灯(黄色)穿过文档，并将其电影转移到感光体(橙色)上。

　　感光体安装在硒鼓(红色)的外表面上，该鼓将图像通过碳粉斗和刷子。

　　碳粉现在从料斗吸引到硒鼓的带电部分。

　　将一张白纸插入机器另一部分的插槽中。它由滚筒(紫色)携带在里面，从滚筒中拾取墨水图像。

　　定影器单元加热、压制并将图像密封到纸张中，完成的副本就会出现。

　　正如您从原始图纸上的所有数十个小数字中看到的那样，这是对实际发生的事情以及所涉及的所有零件和部分的非常简化的说明。您可以通过查看以下内容来阅读更详细的说明 切斯特卡尔森的专利，列在下面的参考文献中。虽然技术性很强，但它非常易读且相当容易理解。

　　数码复印机有什么不同?

　　照片：这款惠普一体式打印机、扫描仪和复印机是最简单的数字复印机，尽管它远不如全尺寸办公室复印机复杂。它扫描文档(使用内置光学扫描仪)，然后使用喷墨打印机制作黑白或彩色副本。与普通扫描仪或打印机不同，它不需要连接到计算机即可复印。

　　像这样工作的复印机本质上是使用 模拟技术：他们扫描原始文件并复制它 - 仅使用光学和静电 - 作为忠实的副本。从 1949 年开始，当 第一台 Haloid XeroX 复印机开始销售，到 1980 年代初，所有复印机都以这种方式工作。 1981年，当理光为原油申请专利时，一切都发生了变化 数码复印机.理光和后来的佳能的第一台数字复印机在几年后开始销售。

　　今天，模拟复印机本质上是博物馆作品，大多数复印机都是数字化的：它们扫描文档 使用 图像传感器芯片 (CCD或CMOS)，创建一个数字版本(通常是JPG或TIFF文件)，然后以与 喷墨 或 激光打印机.由于它们扫描非常高分辨率的数字图像，因此它们可以以与高端激光打印机相同的分辨率进行复制(比模拟复印机好几倍)。文档采用数字形式后，可以轻松地将其放大或缩小任意数量。数字复印机还可以生产“更干净”的副本，与模拟复印机相比，可以更好地控制图像密度和对比度。

　　您真的可以将数字复印机视为组合 扫描器 和打印机，由内置计算机协调;事实上，您可以为家庭办公室购买的流行的一体式打印、扫描、复印和传真机就是这样工作的，单独的扫描、打印和传真“模块”连接在一起。它们从数字图像开始(您扫描的文档，以及 男同 从电话线，或通过 USB 电缆或无线连接从计算机接收的东西—无线直连 或 蓝牙)，存储它，然后打印它。一些数字机器允许在打印文档之前对其进行有限的编辑。有些允许您保存文档以便以后在内置上再次打印(无需重新扫描它们) 硬盘, U盘或 SD 卡。具有记忆的复印机还可以更轻松地复制复杂的多页文档，而无需多次扫描任何页面。

　　虽然数字复印机用途广泛、方便且价格低廉，但在办公室或其他共享/公共场所使用它们存在一些风险。如果他们有硬盘驱动器，他们处理的文档通常存储在那里，这可能会产生安全风险：即使删除文档，也可能留下可恢复的痕迹。一些复印机使用加密来解决这个问题，而另一些复印机则煞费苦心地从硬盘上更彻底、更安全地擦除文档。

　　数码复印机的工作原理

　　这是理光最初的数字复印机设计之一，取自1992年获得的一项专利。 我给它上色了颜色，使其更容易理解并简化了编号。 虽然有几十个错综复杂的小细节，但我只给出它是如何工作的要点。如果你想要更多 细节，您可以自己挖掘专利(在图像下方的标题中引用)。

　　您可以将文档放在玻璃上，或者，如果是多页文档，请将其滑入顶部的文档进纸器(蓝色)。

　　计算机式光学扫描仪(黄色)系统地扫描整个文档的强光。

　　文档的数字图像由图像感应芯片(红色)及其连接的电路捕获;在这种情况下，传感器是 电荷耦合器件 (CCD).

　　扫描的图像用于驱动激光和旋转镜(绿松石)。

　　激光将扫描图像的带电版本重新扫描到光电鼓的表面上(灰色，原始编号为“40”)，其方式与激光打印机中发生的方式类似。

　　硒鼓从一个或多个容器(灰色)中拾取碳粉颗粒，以创建扫描图像的墨迹版本。

　　在各种滚筒的引导下，一张纸从右侧的一个或多个料斗送入，并从滚筒中拾取墨水图像。

　　图像通过加热辊(浅绿色)熔合到滚筒上。

　　如果需要双面复印，反转单元(橙色)将打印的纸张翻转过来，并将其返回到另一面的打印机构。

　　完成的副本出现在分拣机部分(绿色)，可用于整理多页文档。

　　艺术品：早期理光数码激光复印机。 从 美国专利#5，111，309：数字复印机的密度控制系统 作者：Seiji Sakata，理光，1992年5月9日，由美国专利商标局提供。

　　复印机简史

　　照片：切斯特卡尔森原始复印机的复制品， 友情提供 美国国会图书馆.

　　1873: 威洛比·史密斯 发现硒中的光导性。

　　1876: 威廉·格里尔斯·亚当斯 理查德·埃文斯·戴(Richard Evans Day)使用硒铂结将光转化为电能，有效地建造了第一个太阳能电池。

　　1938: 切斯特卡尔森与物理学家朋友奥托·科尔内伊(Otto Kornei)合作，成功地使用锌载玻片和玻璃板制作了第一份影印本。他称自己的想法为“电子摄影”，并获得了批准 美国专利#2，297，691 次年。

　　1944 年：Carlson 开发了一种可以执行复印过程的机器，并获得了批准 美国专利#2，357，809，但他找不到公司 接受这个想法。大约20家大公司(包括IBM和RCA)拒绝了他。 名为巴特尔纪念研究所(Battelle Memorial Institute)的非营利组织介入提供帮助。

　　1947年：Carlson和Battelle与一家名为Haloid的公司联手销售Xergraphy(很快开始了这个过程) 为世人所知。

　　1949年：Haloid宣布其第一台复印机XeroX(型号A)。

　　1951年：Haloid发布了施乐D型，如图所示。它有一个用于制作照相底片的相机单元(左)和一个用于将它们变成副本的显影单元(右)：

　　照片：这台 1951 年的早期 Haloid XeroX 处理器 D 型复印机背叛了该发明的 起源：它看起来明显像一个摄影实验室。左侧有一个单独的相机单元和一个图像 右侧是用于显影印版的处理单元，该单元有三个独立的部分(充电和图像传输单元、显影单元和存储单元)。这听起来——而且曾经是——与只需几秒钟的现代复制相去甚远;这是一个劳动密集型的手动过程，制作单个副本需要 1-2 分钟。这可能就是为什么D型在商业上失败的原因。 照片由 美国国会图书馆，印刷和摄影部，HAER OHIO，25-COLB，38A--2。

　　1959 年：Haloid 生产出一款更加人性化的复印机，即全自动复印机 914，这在商业上取得了巨大的成功。 在这一成功的背景下，Haloid于1961年更名为施乐。

　　1962年：施乐公司为基于硒碲化物的感光体申请专利 合金.

　　1964年：卡尔森被评为年度发明家，以表彰他的成就。

　　1970 年：IBM 生产了复印机 I，这是第一台使用有机聚合物作为感光体的机器。

　　1981年：日本理光公司 专利 第一台数字复印机。