Эдисон и его электрическая ручка: от копирования документов до татуировок

К фигуре Томаса Эдисона отношение в научном и инженерном сообществе неоднозначное. Одни рассматривают его как одного из крупнейших новаторов XIX века, благодаря фонографу и первой коммерчески успешной лампе накаливания. Другие обращают внимание на этические аспекты его деятельности, отмечая случаи присвоения чужих идей, многочисленные судебные споры, агрессивные методы конкуренции и скупку патентов. Тем не менее, вклад Эдисона в развитие и популяризацию технологий остается значительным и заслуживает объективного анализа.

Настоящий материал посвящен одному из менее известных изобретений Эдисона — электрической ручке, разработанной с целью упрощения процесса копирования документов, а впоследствии получившей нетипичное применение.

---

Идея

В 1869 году, после увольнения из компании Western Union по причине небрежного обращения с оборудованием (в ходе одного из экспериментов с аккумуляторными батареями Эдисон пролил кислоту, повредив пол и имущество работодателя), молодой инженер переезжает в Нью-Йорк. На тот момент он не имел финансовых средств и был вынужден временно проживать в подвале дома изобретателя Франклина Леонарда Поупа, с которым поддерживал переписку. Поуп также помог Эдисону устроиться механиком в компанию Gold Indicator.

Основная задача в новой должности заключалась в совершенствовании устройств для быстрой передачи информации — в частности, систем отображения котировок акций и цен на золото. Именно в этот период Эдисон начинает активно заниматься патентной деятельностью и получает первые зарегистрированные изобретения:

• Электрографический регистратор голосов — устройство, предназначенное для одновременной передачи нескольких двоичных сигналов в сумматор с последующим отображением результатов. Могло использоваться, например, при проведении голосования в парламентах.

• Квадруплексный телеграф — одна из ранних форм мультиплексной передачи данных, позволявшая отправлять четыре независимых сигнала по одному телеграфному проводу.

В 1871 году Эдисон совместно с Поупом основывает компанию Pope, Edison & Company, специализирующуюся на разработке телеграфных устройств, в том числе по заказам Western Union. В 1874 году, продав патент на квадруплексный телеграф за 10 000 долларов, Эдисон принимает решение сосредоточиться на производстве и коммерциализации собственных изобретений.

31 мая 1875 года, во время совместной сессии идейного планирования с инженером Чарльзом Бэтчелором, Эдисон составляет список из 19 потенциальных разработок . Среди них под номерами 18 и 19 указаны «копировальный станок, рассчитанный на 100 копий» и «дешевый метод печати».

Приоритет был отдан именно этим двум пунктам. Эдисон, обладая знаниями о телеграфных системах печати, понимал их технические ограничения: высокая стоимость, ограниченная скорость, невысокая надежность и отсутствие доступных решений для многократного копирования документов. Широкоформатные типографии оставались вне досягаемости для большинства организаций.

Работа с юридической и деловой документацией также показала необходимость в компактных и недорогих устройствах для копирования. Упрощение процесса дублирования текстов могло существенно повысить эффективность офисной и деловой переписки.

В то же время аналогичное направление разрабатывал итальянский изобретатель Эудженио де Зуккато, который 15 сентября 1874 года получил патент на процесс папирографии. В данной технологии использовалась бумага с лакокрасочным покрытием, на которую наносились едкие чернила. Они разъедали поверхность, формируя трафарет. Через него с помощью валика переносились чернила на чистые листы.

Эдисон и Бэтчелор адаптировали эту концепцию, исключив использование агрессивных химических веществ. Вместо этого они предложили формировать трафарет с помощью механического прокалывания бумаги специальным инструментом.

«Нам пришла в голову идея сделать трафарет из бумаги, проткнув его ручкой, а затем протерев чернилами», — написал в своем дневнике Чарльз Бэтчелор

Возник вопрос выбора механизма, способного прокалывать бумагу с высокой частотой и достаточной силой. Обсуждались два подхода: часовой механизм и электродвигатель. В результате был выбран второй вариант, что и положило начало разработке электрической ручки.

Реализация

Разработка прототипа началась с выбора источника питания. Для этого Эдисон и Бэтчелор использовали два хром-цинковых элемента Бунзена , установленных на чугунном основании и соединённых последовательно для получения напряжения около 3,8 В. Электропитание подавалось на пару электромагнитов, которые через маховик, эксцентриковый кулачок и пружинный механизм-прерыватель управляли движением иглы, попеременно вытягивая и втягивая её из корпуса ручки. Электродвигатель располагался в верхней части корпуса.

Устройство по своей конструкции напоминало комбинацию стоматологической бормашины и швейной машины. Работа требовала равномерного движения руки, в то время как игла с частотой около 50 проколов в секунду наносила перфорации на бумагу.

Для полноценного функционирования системы требовалось дополнительное оборудование:

• Подставка для ручки, учитывая её массу около 250 граммов.

• Ёмкости для приготовления хромовой смеси и работы аккумуляторной батареи.

• Чугунный планшетный пресс для фиксации трафарета и бумаги.

• Красящий валик, прокатывавшийся по трафарету. Чернила проходили сквозь перфорации, формируя копию изображения или текста.

Пресс планировалось производить в нескольких форматах: 7×11, 9×11 и 9×14 дюймов, соответствующие размеры предусматривались и для валиков. Согласно расчётам, один трафарет позволял изготовить до 5000 копий документа.

20 июля 1875 года был завершён первый прототип электрической ручки. После ряда усовершенствований устройство стало пригодным к эксплуатации. 3 сентября 1875 года Томас Эдисон поручил изготовление первой партии из 100 комплектов фирме Gilliland & Co через своего делового партнёра Джона Отта. Параллельно, 8 августа 1876 года, он получил патент на изобретение — US180857 . Стоимость комплекта варьировалась от 40 до 60 долларов в зависимости от размеров пресса и красящего валика.

Вскоре Эдисон и Бэтчелор расширили сбытовую сеть, открыв около десяти торговых представительств. Для увеличения объёмов производства они обратились к компании Western Electric Company, обладавшей необходимыми производственными мощностями. Одновременно была запущена масштабная рекламная кампания, ориентированная на учреждения, нуждающиеся в многократном копировании рукописных документов.

В рамках этой кампании демонстрационные материалы изготавливались с помощью самой электрической ручки и соответствующего копировального набора. Это наглядно демонстрировало функциональность устройства.

Применение ручки получило наибольшее распространение в Великобритании. Одним из первых известных пользователей стал преподаватель математики и писатель Чарльз Лютвидж Доджсон (Льюис Кэрролл). Его положительный отзыв активно использовался торговыми агентами.

Тем не менее, в эксплуатации устройства выявились серьёзные недостатки:

1. Неудобство положения руки при письме. Ручку требовалось держать строго вертикально для надёжной перфорации бумаги. Это не соответствовало привычной манере письма. Впоследствии Эдисон модернизировал конструкцию, позволив удерживать ручку под углом.

2. Избыточный вес. Масса устройства составляла около 250 грамм, что превышало вес обычного пера. Это вызывало усталость при длительной работе.

3. Низкая скорость письма. Для сохранения качества копий было необходимо поддерживать равномерный темп и усилие, что снижало общую производительность.

4. Сложности в обслуживании источника питания. Пользователям требовалось самостоятельно смешивать электролиты и регулярно заменять жидкость. Контакт с кислотой мог вызывать повреждения мебели и неприятный запах.

5. Повышенная травмоопасность. Движущаяся с частотой 50 раз в секунду игла, выступающая из корпуса, представляла потенциальную опасность для пользователя и окружающих предметов.

На Всемирной выставке 1876 года в Филадельфии устройство заняло третье место и вызвало интерес со стороны делегатов и компаний. Источник . Однако, несмотря на рекламные заявления, согласно независимым оценкам, к 1880 году было реализовано не более 10 000 комплектов. В брошюрах же фигурировала цифра в 60 000 экземпляров. Источник .

В начале 1880-х годов коммерческий успех электрической ручки, разработанной Томасом Эдисоном, окончательно сошёл на нет. Причинами стали как технические ограничения устройства, так и значительные изменения в делопроизводстве: широкое внедрение пишущих машин привело к снижению спроса на рукописные документы.

Первые коммерческие образцы пишущих машин, включая модель Remington, были выпущены в 1873 году , однако их активное применение в офисной среде началось несколько позже.

Наследие

Несмотря на неудачи с электрической ручкой, Эдисон продолжал активную изобретательскую деятельность. В 1877 году он представил фонограф, а с 1880 года начал массовое производство ламп накаливания. Параллельно он участвовал в судебных разбирательствах с конкурентами, активно способствуя распространению электричества.

В 1887 году Эдисону предложил сотрудничество предприниматель Альберт Б. Дик, владелец лесозаготовительного бизнеса. Он обратился с просьбой о лицензировании патента Эдисона на копирование документов. Причиной стало желание упростить многократную пересылку идентичных писем. Ознакомившись с принципом работы электрической ручки, Дик разработал собственное устройство, основанное на той же технологии, и пожелал урегулировать патентные вопросы до начала коммерческого использования.

Новый аппарат получил название мимеограф . Эдисон дал согласие на использование своего имени, в результате чего устройство стало известно как мимеограф Эдисона. Производством занялась компания A. B. Dick Company, впоследствии ставшая одним из крупнейших поставщиков копировальной техники вплоть до начала XXI века.

Мимеограф применял тот же базовый принцип копирования, что и устройство Эдисона:

• Трафарет изготавливался вручную либо с использованием печатной машинки. Материалом служила прочная бумага на основе волокон тутового дерева.

• Трафарет закреплялся на поверхности вращающегося барабана, который заполнялся чернилами.

• При прохождении чистого листа бумаги между вращающимся барабаном и прижимным валиком чернила продавливались через прорези в трафарете и переносились на бумагу.

Впоследствии конструкция мимеографа была модернизирована. В устройство добавили второй барабан, возможность замены трафаретов, включая восковые, а также механизм для цветной печати и привод с электродвигателем. Благодаря этим улучшениям аппарат оказался особенно востребован в образовательных учреждениях, административных структурах и малых организациях, нуждающихся в тираже документов в пределах десятков или сотен экземпляров. Копировальная бумага позволяла сделать лишь ограниченное число копий, а услуги типографий были экономически нецелесообразны при малых объемах.

До начала 1920-х годов мимеограф оставался основным устройством для массового размножения документов. Однако затем ему на смену пришёл метод, разработанный Вильгельмом Ритцфельдом, — так называемый spirit duplicator , не требующий чернил. Основным производителем оборудования по этой технологии стала компания Ditto, Inc. (Чикаго).

В основе новой технологии лежало применение двухслойных мастер-листов. Верхний слой предназначался для ввода информации вручную или на машинке. Нижний слой содержал восковое покрытие, насыщенное красящими веществами. При давлении цветной воск с нижнего листа переносился на обратную сторону верхнего, образуя зеркальное изображение.

После разделения слоёв мастер-лист закреплялся на барабане копировального аппарата и использовался в качестве печатной формы. В процессе работы подавалась специальная жидкость — смесь метанола и изопропанола, которая растворяла краситель и обеспечивала его перенос на бумагу. Устройства обеспечивали скорость до 120 копий в минуту, а один мастер-лист позволял получить до 300 копий. Наибольшее распространение получил фиолетовый цвет, хотя были доступны и другие варианты.

История изобретения Томаса Эдисона не ограничивается только электрической ручкой. В 1862 году принц Уэльский, будущий король Эдуард VII, во время поездки по святым местам Иерусалима посетил Дамаск. Там он сделал татуировку в виде Иерусалимского креста — факт, который изначально не афишировался, но быстро стал достоянием общественности.

В 1882 году его примеру последовали сыновья — принцы Альберт Виктор и Георг (будущий Георг V), которые сделали татуировки во время визита в Японию. Среди других представителей монарших домов, прибегавших к татуировке, был и Николай II. Во время визита в Японию он набил татуировку с изображением дракона на руке.

Таким образом, татуировки стали распространяться среди представителей высшего сословия, утрачивая прежнюю ассоциацию исключительно с моряками или уголовной средой. По данным Исторического общества Нью-Йорка , к началу XX века татуировки имели около 75% модниц Нью-Йорка. Однако процедура оставалась дорогостоящей — её стоимость нередко превышала цену одежды.

В стремлении оптимизировать процесс нанесения татуировок, мастера искали технические решения. Одним из них стал Сэмюэл О'Рейли, татуировщик из Нью-Йорка. 8 декабря 1891 года он получил патент US 464801 на первую электрическую тату-машинку, основанную на принципе действия устройства Эдисона. Электромагнитное воздействие заменяло ручной труд при нанесении множества проколов.

В течение последующих десятилетий конструкция электрической тату-машинки дорабатывалась. В том числе использовались элементы от электрических дверных звонков . Новые аппараты позволяли точнее регулировать глубину проникновения игл, улучшая качество нанесения. Современные тату-машинки по-прежнему используют электрический принцип действия.

Хотя Томас Эдисон создавал свою электрическую ручку для копирования документов, она стала основой для дальнейших технических разработок. Среди них — тату-машинки и стоматологические инструменты конца XIX века.