Самый Первый Ксерокс

В этой заметке я хочу рассказать об истории создания первого ксерокса. Тем более, что сделан он был в Москве и к этой истории я имею прямое отношение. Сегодня ксерография - основа множительной техники. Без нее не было бы ни факсов, ни принтеров компьютера.

Но рассказывать надо по порядку. Ведь ксерография - часть современной фотографии. Ее еще называют бессеребряной или сухой фотографией (от греческого слова "ксерокс" - сухой).

Датой рождения фотографии считают 1837 год, когда француз Жозеф Нисефор Ньепс получил первые изображения на пластинке, покрытой слоем светочувствительного асфальтового лака и подвергнутой освещению. Метод основан на том, что освещенные и неосвещенные участки пленки по-разному растворялись в лавандовом масле. Год спустя Луи Жак Дагер получил фотоизображение на пленке йодистого серебра. В пленке под действием света происходила фотохимическая реакция и возникало скрытое изображение, проявлявшееся парами ртути. Сейчас эти первые дагеротипы можно увидеть в Шалоне, в музее фотографии, недалеко от Парижа. (Фотография родилась в год гибели Пушкина. Поэтому его фотографий мы не знаем. А вот дагеротипы его детей известны.)

Современная галоидосеребряная фотография создана в 70-х годах XIX века, когда в качестве фотографического материала стали использовать бромосеребряные пленки, сенсибилизированные молекулами красителей. Молекулы красителя поглощают свет в видимой спектральной области, что в сотни раз увеличивает светочувствительность фотографических пленок. Это открыло путь к изобретению кино и применению фотографии в астрофизике, ядерной физике, физике элементарных частиц - практически во всех областях науки и техники. И не только в науке и технике. Без фотографии нельзя представить себе ни сегодняшней жизни, ни современной истории человеческой цивилизации.

До середины прошлого века фотография как наука была частью фотохимии, так как и образование скрытого изображения, и его проявление основывались на фотохимических процессах. Ксерография - новый фотографический процесс, опирающийся на чисто физические явления, использующие фотопроводимость полупроводников. И здесь надо рассказать обо всем, что привело к созданию первого ксерокса.

Основные события произошли независимо друг от друга в 1938 году по разные стороны Атлантики.

В небольшой комнате отеля "Астория" в Нью-Йорке (Лонг-Айленд) Честер Карлсон (1906-1968), физик, служивший в патентной конторе, проделал такой опыт: наэлектризовал трением пластинку поликристаллической серы и через пленку, несущую изображение, осветил ее. Сера - фотопровод ник. При освещении в фотопроводнике возникают носители тока, электроны, или дырки. Они разряжают освещенные участки фотопроводника, поэтому после световой экспозиции на поверхности серы возникает скрытое изображение, образованное заряженными и разряженными участками. Если опылить такую поверхность заряженным порошком, несущим противоположный заряд, частицы порошка проявят изображение. Для проявления Карлсон использовал трибоэлектрический эффект, давно известный в физике. Он смешал порошки сурика и серы (частицы которых, контактируя друг с другом, заряжаются противоположными зарядами) и опылил пластинку серы. Частицы красного сурика проявили скрытое изображение. На поверхности пластинки проступили строки: "Астория", 22 октября 1938 года. Эту дату и следует считать днем рождения ксерографии.

Конечно, в основе современной ксерографии лежит усовершенствованная технология. Заряжают фотопроводник не трением, а коронным разрядом. С его же помощью проявленное изображение переносится на бумагу, а затем фиксируется. В качестве фотопроводника используют материал более светочувствительный, чем сера, например аморфный сплав селена с теллуром.

В том же 1938 году работал в Париже на улице Воклен в институте Марии и Пьера Кюри молодой физик Георгий Наджаков (когда-то именно здесь супруги Кюри открыли естественную радиоактив ность радия). В лаборатории, которой руководил знаменитый французский физик Поль Ланжевен, Г. Наджаков открыл так называемые фотоэлектреты. Он обнаружил, что при освещении внешнего электрического поля некоторых фотопроводников в них возникает внутренняя электрическая поляризация, которая длительное время сохраняется в фотопроводнике. Внешне это напоминало магнитную поляризацию ферромагнетиков. Поэтому (по аналогии с магнитом) Наджаков назвал фотопроводник с постоянной электрической поляризацией электретом. Поляризацию фотоэлектрета можно разрушить при повторном освещении фотопроводника в отсутствие внешнего поля.

Сейчас механизм образования фотоэлектрета хорошо изучен. Он связан с локализацией носителей заряда (электронов и дырок) в глубоких ловушках, что и обеспечивает поляризации "долгую жизнь". Интересное совпадение: в качестве материала для фотоэлектрета Наджаков, как и Карлсон, использовал поликристаллическую серу.

Через пятнадцать лет эти два открытия неожиданно встретились и дали жизнь первому ксероксу. И здесь уже надо рассказывать о себе.

Физический факультет МГУ я закончил в декабре 1952 года, когда в стране бушевало "дело врачей". Окончил с отличием, еще студентом опубликовав две научные статьи. На работу меня не брали, а мать, врача-гематолога, выгнали из больницы. Не на что было жить. Отец, погибший в войну, был полиграфистом. Его друзья устроили меня в НИИПолиграфмаш: маленький институт при заводе, ютившийся в домиках-развалюшках за Текстильным институтом. Там за кульманами сидели несколько конструкторов, чертивших детали полиграфических машин. Физикой, как говорится, и не пахло. Директор, друг отца, завел меня в пустую комнату, где стояли стол и два стула, и сказал: "Займи себя чем-нибудь. Авось, скоро полегчает". Никто еще не знал, что полегчает через два года, после ХХ партийного съезда.

Времени я не терял. Ходил в Ленинку, читал журналы по физике, приобрел кое-какое оборудование. И вот тогда случайно наткнулся в литературе на статьи Наджакова и патент Карлсона. Мне пришла в голову идея осуществить новый фотографический процесс (я его назвал электрофотографией), в котором фотоэлектрет служил фоточувствительным слоем, а проявление проводилось с помощью трибоэлектрического эффекта (как у Карлсона). Новый фотографический процесс задумывался еще и как метод создания оптической памяти, поскольку, в отличие от процесса у Карлсона, фотоэлектрет не только формировал, но и запоминал изображение. Скрытое изображение могло храниться довольно долго, и его можно было проявить через длительное время после экспозиции.

Макет был сделан быстро. Следуя примеру Наджакова, я использовал поликристаллическую серу, а затем и другие фотопроводники, например сульфид цинка и кадмия. Проявление производилось порошком асфальта. На фото читатель может видеть самое первое изображение, полученное осенью 1953 года (оригиналом служил диапозитив). Вскоре на заводе сделали аппарат, который назвали ЭФМ-1 (электрофотографическая множительная машина). Цифра "1", видимо, означала, что за первой моделью последуют другие. Этот "исторический" аппарат изображен на рисунке, заимствованном из моей книги, вышедшей много лет спустя*. Работа его понятна из схемы, показанной на рисунке.

На электрофотографию сбегалась смотреть "вся Москва". Ее показывали в кино и по телевидению. Приехал министр, и в институте состоялось совещание. Обсуждали, что делать дальше, как внедрять. В Вильнюсе под руководством талантливого инженера и изобретателя Ивана Иосифовича Жилевича организовали научный центр и назвали его "Институт электрографии" (до этого группа И. И. Жилевича в Вильнюсе считалась филиалом нашей лаборатории). В Кишиневе нашли завод, которому директивно поручили выпуск ЭФМ (в 1954 году слово "ксерокс" еще не вошло в употребление, а сам ксерокс появился на западном рынке только в конце 50-х годов).

Много лет спустя я узнал, что в США, в компании "Галоид" (позже переименованной в "Ксерокс"), в это же время стали появляться первые модели. Но, как я уже сказал, их работа основывалась на другом принципе.

Директор моего института купался в лучах славы: "Вот видишь, - говорил он, - я же тебе предсказывал..."

В 1955 году академик Алексей Васильевич Шубников, директор Института кристаллографии (где я работаю и поныне), пригласил меня в аспирантуру. Его заинтересовала тема электретов. Под непосредственным руководством профессора И. С. Желудева я написал диссертацию "Фотоэлектреты и электрофотографический процесс". Изменилось не только время, но и место работы: академический институт, богатая лаборатория и библиотека, условия для творческой работы. Однажды Алексей Васильевич предложил мне рассказать о моей работе на семинаре у П. Л. Капицы - в "капишнике", и Петр Леонидович очень тепло отозвался о работе, предсказав ей большое будущее.

Теперь, работая в Академии наук, я был связан и с внешним миром. Оказалось, что Георгий Наджаков, первооткрыватель электретов, стал вице-президентом Болгарской академии наук, у нас с ним завязалось тесное сотрудничество. В июне 1965 года нашу лабораторию в Институте кристаллографии посетил Честер Карлсон. Основатель ксерографии заинтересовался моими статьями. Нас вместе сфотографировали с помощью электрофотоаппарата на электрете. В конце 50-х годов профессор Колумбийского университета Хартмут Кальман с сотрудниками повторил мои эксперименты по электрофотографии на фотоэлектретах и нашел ей интересное применение в космической связи. Об этом он рассказал на коллоквиуме в Мюнхене, где мы встретились в 1981 году. За эти работы американское фотографическое общество наградило меня медалью Козара, а немецкое и японское - избрали почетным членом. Побывал я с докладом и в Институте Марии и Пьера Кюри в Париже, где когда-то Наджаков открыл фотоэлектрет.

Все эти годы я не порывал связи с НИИПолиграфмашем и перевез свой аппарат на новое место работы, хотя в начале 60-х занялся другой тематикой, и ЭФМ задвинули в дальний угол комнаты. В то время ксероксы у нас были редкостью. Они покупались за валюту и имелись только в важных учреждениях. Стояли они в специально охраняемых комнатах, где под расписку высокие начальники снимали копии документов. В нашем же институте каждый сотрудник мог снять копию нужной статьи или документа. Но это продолжалось недолго.

Как известно, в 60-х годах началась борьба с "самиздатом". Рукописи А. И. Солженицына и других запрещенных авторов ночами размножались на пишущих машинках на тонкой папиросной бумаге. А тут ксерокс стоит без присмотра! Ко мне пришли из дирекции и объявили, что машину следует разобрать и уничтожить. Я долго объяснял, что моя экспериментальная установка - первый в мире ксерокс, работающий по новому принципу. Все оказалось бесполезным. К Алексею Васильевичу я не пошел. Ксерокс разобрали и выбросили на свалку. Но одна деталь сохранилась. Пластинка фотоэлектрета имела зеркальную поверхность, и наши женщины приспособили ее в качестве зеркала в туалете. Мыла и туалетной бумаги там не было никогда, а вот зеркало появилось. Так бесславно завершилась судьба первого в мире ксерокса.

Читатель спросит, а как же завод в Кишиневе, Институт электрографии в Вильнюсе? Где они, советские ксероксы? Почему мы покупали и покупаем за валюту? Если бы только ксероксы... Наша российская наука во многих областях стояла и стоит во главе мирового прогресса. Но и по сей день мы не продаем изделий высокой технологии и кормимся нефтяной "трубой". Почему? На этот вопрос пусть ответит читатель.

PS.: Через несколько лет завод в Кишиневе начал производить мои устройства, но выяснилось, что их качество никуда не годится. Автоматы Калашникова у нас лучшие в мире, а вот сделать качественный ксерокс мы не смогли. В вильнюсском институте еще некоторое время вели научную работу, а потом и она заглохла, потому что в Америке, Англии и Японии появились очень совершенные аппараты, которые стали закупать в СССР. Их ставили в закрытых помещениях, и отвечали за них специальные сотрудники. 

Владимир Фридкин @ Наука и Жизнь via mi3ch via Facebook