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ファックス（ファクシミリの略）は、テレコピーまたはテレファックス（テレファクシミリの略）とも呼ばれ、通常はプリンタまたはその他の出力デバイスに接続された電話番号に、スキャンした印刷物（テキストと画像の両方）を電話回線で送信するものです。元の文書はファックス機（またはテレコピー機）でスキャンされ、その内容（テキストまたは画像）は単一の固定グラフィック画像として処理され、ビットマップに変換されてから、音声周波数トーンの形で電話システムを通じて送信されます。受信側のファックス機はトーンを解釈して画像を再構築し、紙のコピーを印刷します。[ 1 ]初期のシステムでは、画像の暗さを音声トーンに直接変換して連続的またはアナログ的に使用していました。1980 年代以降、ほとんどのマシンはページの音声エンコードされたデジタル表現を送信し、データ圧縮を使用して、すべて白またはすべて黒の領域をより速く送信します。
当初はニッチな製品であったファックス機は、1980年代から1990年代にかけてオフィスで広く普及しました。[ 2 ]しかし、電子メールやワールドワイドウェブなどのインターネットベースの技術によって大部分が時代遅れになりましたが、一部の医療事務や法執行機関では今でも使用されています。[ 3 ]
スコットランドの発明家アレクサンダー・ベインは化学機械式のファックス装置に取り組み、1846年に実験室でグラフィック記号を再現することに成功した。彼は1843年5月27日に「電気印刷電信機」で英国特許9745を取得した。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]フレデリック・ベイクウェルはベインの設計にいくつかの改良を加え、テレファックス機を実演した。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]パンテレグラフはイタリアの物理学者ジョヴァンニ・カゼッリによって発明された。[ 10 ]彼は電話の発明の約11年前の1865年にパリとリヨンの間で最初の商用テレファックスサービスを開始した。[ 11 ] [ 12 ]
1880 年、イギリスの発明家シェルフォード・ビッドウェルは、手動でのプロットや描画を必要としない、あらゆる 2 次元の原稿をスキャンできる最初のテレファックス機であるスキャン式フォトテレグラフを製作した。 [ 13 ]ヘンリー・サットンの「テレファン」に関する記述は1896 年に出版された。1900 年頃、ドイツの物理学者アーサー・コーンは、特に 1908 年にパリからロンドンに指名手配犯の写真が送信されて広く注目を集めた後、ヨーロッパ大陸で広く普及した[ 14 ]ラジオファックスが広く普及するまで使用された。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]その主な競合製品は、最初はエドゥアール・ベリンのベリノグラフ、そして 1930 年代以降は、機械式画像スキャンと送信の先駆者であるドイツの発明家ルドルフ・ヘルが 1929 年に発明したヘルシュライバーであった。[ 18 ]
1888年にエリシャ・グレイによって発明されたテレオートグラフは、ユーザーが署名を長距離で送信できるようにすることで、ファックス技術のさらなる発展を示しました。これは、長距離での身元確認や所有権の確認に使用されました。[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]
1924年5月19日、AT&T社の科学者たちは「電気による画像伝送の新手法」により、クリーブランドからニューヨーク市へ電話で15枚の写真を送った。これらの写真は新聞の複製に適したものであった。以前は、この手法を用いて無線で写真が送られていた。[ 22 ]
1948年に発表されたウェスタンユニオンの「デスクファックス」ファックス機は、デスクトップに快適に収まるコンパクトな機械で、専用のスパークプリンター用紙を使用していた。[ 23 ]
1960年代から1970年代にかけて、当初はカナダ通信社と提携して、カナダ王立騎馬警察はファクシミリ機器を使用して犯罪者の写真や指紋を送信した。[ 24 ]
1924年、ラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ（RCA）の設計者であったリチャード・H・レンジャーは、無線写真ラジオグラム、すなわち大洋横断無線ファクシミリを発明した。これは今日の「ファクス」機の先駆けである。 1924年11月29日にニューヨークからロンドンに送られたカルビン・クーリッジ大統領の写真が、大洋横断無線ファクシミリで複製された最初の写真となった。レンジャーの製品の商業利用は2年後に始まった。また1924年には、 AT&Tのハーバート・E・アイブスが、サイレント映画スターのルドルフ・ヴァレンティノが時代衣装を着た自然色の写真を、赤、緑、青の色分解を用いて送信・再構成し、初のカラーファクシミリを作成した。[ 25 ]
1930年代後半から、フィンチ・ファクシミリ・システムは、商業AMラジオ局とフィンチの感熱紙プリンターを備えた一般のラジオ受信機を介して、一般家庭に「ラジオ新聞」を送信するために使用されました。新たな、そして潜在的に大きなビジネスチャンスを感じた競合他社がすぐにこの分野に参入しましたが、プリンターと特殊紙は高価な贅沢品であり、AMラジオ送信は非常に遅く、静電気に弱く、新聞は小さすぎました。フィンチらが10年以上にわたってこのようなサービスを事業として確立しようと繰り返し試みましたが、人々は、より安価で内容の充実した日刊紙の宅配と、最新ニュースを提供する従来のラジオ速報に満足していたようで、新しいメディアに対しては一時的な好奇心しか示しませんでした。[ 26 ]
1940年代後半までに、無線ファックス受信機は十分に小型化され、ウェスタンユニオンの「テレカー」電報配達車のダッシュボードの下に取り付けられるようになった。[ 23 ]
1960年代、アメリカ陸軍はクーリエ衛星を用いて、ディール核実験場からプエルトリコへ衛星ファクシミリで初めて写真を送信した。
無線ファックスは、現在でも気象図や情報を海上船舶に送信するために限定的に使用されている。これと密接に関連するスロースキャンテレビは、アマチュア無線家によって今も利用されている。
1964 年、ゼロックス社は、多くの人が現代のファックス機の最初の商用版と考えるものを、(LDX) または Long Distance Xerography という名称で発表し、特許を取得しました。このモデルは 2 年後に、今後何年にもわたってファックス機の標準となるユニットに取って代わられました。この時点まで、ファクシミリ機は非常に高価で操作が困難でした。1966 年、ゼロックス社は、より小型の46ポンド (21 kg)のファクシミリ機である Magnafax Telecopiers を発売しました。このユニットは操作がはるかに簡単で、標準的な電話回線に接続できました。この機械は、レターサイズの文書を約 6 分で送信することができました。最初の 1 分未満のデジタル ファックス機はDacomによって開発され、これはもともとロッキード社が衛星通信用に開発したデジタル データ圧縮技術を基にしています。[ 27 ] [ 28 ]
アナログ式ファクシミリは、ドラム上で回転する文書や絵を光学的にスキャンすることで動作しました。文書の明暗に応じて強度が変化する反射光は、光電セルに集光され、回路内の電流が光量に応じて変化しました。この電流はトーンジェネレーター（変調器）を制御するために使用され、電流によって生成されるトーンの周波数が決定されました。この音声トーンは、一般的な電話機の受話器のマイクに接続された音響カプラ（この場合はスピーカー）を使用して送信されました。受信側では、受話器のスピーカーが音響カプラ（マイク）に接続され、復調器が変化するトーンを可変電流に変換しました。この電流は、ペンや鉛筆の機械的な動きを制御し、同じ速度で回転するドラム上の白紙に画像を再現しました。
1970年代後半までに、世界中の多くの企業（特に日本の企業）がファックス市場に参入し、1978年の長距離ファックスの価格は、高速と低速の両方で1968年よりも大幅に低くなっていた。ファックスは大手新聞社や多国籍企業にとって有用なものとなり、いくつかのデジタル方式が開発されていた。しかし、市場の成長はかなり緩やかだった。個々のメーカーは、顧客が競合他社から購入できないようにするために、意図的に互換性のない伝送方式を開発していた。[ 29 ]グループ2のファックス機を定義したCCITT（後のITU-T）勧告T.3は、1ページあたり3分の速度で相互運用性を提供する最初の勧告であり、1976年に初めて提供された。[ 30 ]
1980 年、CCITT の勧告 T.4 は、デジタル ファックス機の画期的な相互運用性を約束し、1 ページあたりわずか 40 秒の送信時間を実現しました。[ 30 ]これに伴い、よりコンパクトで高速かつ効率的なファックス機の新波が市場に登場し、ビジネス環境でのファックスの普及が 20 年にわたり続きました。ゼロックスは、画期的な最初の機械の後も長年にわたってファックス機の改良を続けました。後年には、コピー機と組み合わされて、コピー、スキャン、ファックスができる現代のハイブリッド機が作られました。ゼロックスのファックス技術のあまり知られていない機能には、1980 年代初頭の 8000 ワークステーションでの Ethernet 対応ファックス サービスなどがあります。
1985年、GammaLinkの創設者であるハンク・マグヌスキは、 GammaFaxと呼ばれる最初のコンピュータファックスボードを製作した。このようなボードは、アナログ拡張バスを介して音声電話を提供することができた。[ 31 ]
企業は通常何らかのファックス機能を維持しているが、この技術はインターネットベースの代替手段との競争に直面している。一部の国では、契約書への電子署名はまだ法律で認められていないが、署名のコピー付きのファックス契約書は認められているため、ファックス機はビジネスで引き続き支持されている。[ 33]日本では、手書き をタイプ入力よりも好むという文化的理由を含め、2025 年でもファックスは広く使用されている。[ 34 ]全国のコンビニエンスストアの 81%以上から、国内および海外の受信者への送信が可能となっている。コンビニエンスストアのファックス機は、送信されたファックスの内容をわずかにサイズ変更して、A4サイズの電子確認票に印刷するのが一般的である。[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] COVID-19パンデミック中に症例報告にファックス機を使用したことは、データエラーや報告の遅延を引き起こし、感染拡大の抑制に向けた対応を遅らせ、リモートワークへの移行を妨げたとして、日本では批判されている。[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]ドイツと米国でも同じ問題が発生した。ドイツでは、ベルリンの一部の地区で7日間連続で症例がゼロと報告された。その理由は、これらの地区の地方保健局にはファックス機しかなく、感染者数を正確に報告できなかったためである。[ 45 ]
多くの企業環境では、独立型のファックス機は、受信したファックスを電子的に受信および保存し、紙または電子メール（セキュリティ保護されている場合もある）でユーザーに転送できるファックスサーバーやその他のコンピュータシステムに置き換えられています。[ 46 ]このようなシステムには、不要な印刷をなくし、オフィスで必要な着信アナログ電話回線の数を減らすことでコストを削減できるという利点があります。
かつてはどこにでもあったファックス機も、小規模オフィスやホームオフィス環境から姿を消し始めている。VoIPや電子メールプロバイダーからは、リモートホスト型のファックスサーバーサービスが広く提供されている。ユーザーは、専用のハードウェアやファックス回線の代わりに、既存の電子メールアカウントを使ってファックスを送受信できる。また、パーソナルコンピュータは、アナログモデムやISDNを使って、以前からファックスの送受信に対応している。これらのソリューションは、ファックスサービスをたまにしか使わないユーザーに最適であることが多い。2017年7月、英国の国民保健サービス（ NHS）は、デジタル革命の影響をほとんど受けていないため、世界最大のファックス機購入者であると言われていた。[ 47 ] 2018年6月、労働党はNHSが少なくとも11,620台のファックス機を稼働させていると述べ[ 48 ]、12月には保健社会福祉省が2019年以降はファックス機を新たに購入することはできず、既存のファックス機は2020年3月31日までに安全な電子メールに置き換えなければならないと述べた[ 49 ]。
一般的にNHSの中でデジタル化が進んでいると見なされているリーズ教育病院NHSトラストは、2019年初頭にファックス機の撤去作業に着手した。薬局や介護施設はNHSの電子メールシステムにアクセスできない可能性があり、紙の記録が必要な場合があるため、これにはかなりの数の電子ファックスソリューションが必要だった。[ 50 ]
2018年には、カナダの医師の3分の2が、他の医師との連絡手段として主にファックス機を使用していると報告した。ファックスは依然としてより安全でセキュアであると見なされており、電子システムは相互に通信できないことが多い。[ 51 ]
米国では病院がファックス機の主要な利用者であり、医師の中には、誤ってHIPAAに違反してしまうことを懸念して、電子メールよりもファックス機を好む者もいる。[ 3 ]
ファックスの性能を示す指標はいくつかあります。グループ、クラス、データ伝送速度、そしてITU-T（旧CCITT）勧告への準拠などです。1968年のカーターフォン判決以降、ほとんどのファックス機は標準的なPSTN回線と電話番号に接続するように設計されています。
グループ1および2のファックスは、アナログテレビのフレームと同様の方法で送信され、スキャンされた各ラインは連続したアナログ信号として送信されます。水平解像度は、スキャナ、伝送線路、プリンタの品質に依存していました。アナログファックス機は旧式化しており、現在は製造されていません。ITU-T勧告T.2およびT.3は、1996年7月に廃止されました。
現代のファクシミリシステムの開発における大きなブレークスルーはデジタル技術の結果であり、スキャナからのアナログ信号をデジタル化して圧縮することで、標準的な電話回線で高速のデータ送信が可能になった。最初のデジタルファクシミリ機は、 1960年代後半に初めて販売されたDacom Rapidfaxで、衛星からの画像送信用にロッキードが開発したデジタルデータ圧縮技術が組み込まれていた。[ 27 ] [ 28 ]
グループ3および4のファックスはデジタル形式であり、デジタル圧縮方式を利用することで送信時間を大幅に短縮します。
Fax Over IP ( FoIP ) は、ITU-T 勧告 T.38を使用して、 JPEG圧縮でデジタル化された画像をIP ネットワーク経由で送信することにより、事前にデジタル化された文書を送受信できます。T.38 はVoIPサービスで動作するように設計されており、 VoIP サービス経由で接続する必要のある従来のファックス機で使用されるアナログ電話アダプタでサポートされていることがよくあります。スキャンされた文書は、ユーザーが文書をスキャナにロードし、デバイスがデジタルファイルを処理するのにかかる時間に制限されます。解像度は、最小で 150 DPI から 9600 DPI 以上まで変化します。このタイプのファックスは、少なくとも片方向でファックス モデムを使用する電子メールからファックスへのサービスとは関係ありません。
コンピュータモデムは、多くの場合、特定のファックスクラスによって指定されます。これは、コンピュータのCPUからファックスモデムにどれだけの処理負荷が分散されるかを示しています。
ファックス機では、いくつかの異なる電話回線変調方式が使用されます。これらの方式はファックスモデムとのハンドシェイク中に決定され、ファックス機器は両方の機器がサポートする最高データレートを使用します。通常、 グループ3ファックスの場合は最低でも14.4kbit/sです 。
「スーパーグループ 3」のファックスは、最大33.6kbit /sのデータレートを可能にするV.34bis変調方式を採用しています。
ITU-T T.4勧告では、ファクスで送信される画像の解像度（および許容される物理的サイズ）を指定するだけでなく、 画像を転送するためにファクス機間で送信する必要のあるデータ量を減らすための2つの圧縮方法も指定しています。T.4で定義されている2つの方法は次のとおりです。[ 56 ]
T.6には別の方法が指定されている。[ 52 ]
その後、ITU-T勧告T.30のオプションとして、2値コンテンツ用のより効率的なJBIG （T.82、T.85）、グレースケール、パレット、カラーコンテンツ用のJPEG（T.81）、T.43、MRC（T.44）、T.45などの他の圧縮技術が追加されました。[ 58 ]ファックス機は、T.30セッションの開始時に、両側で実装されている最適な技術を使用するようにネゴシエーションできます。
T.4で一次元符号化方式として規定されている修正ハフマン（MH）は、空白文字を効率的に圧縮するように最適化されたコードブックベースのランレングス符号化方式です。[ 56 ]ほとんどのファックスは大部分が空白文字で構成されているため、この方式はほとんどのファックスの送信時間を最小限に抑えます。スキャンされた各行は、前後の行とは独立して圧縮されます。[ 56 ]
T.4 でオプションの 2 次元符号化方式として規定されている Modified READ は、スキャンされた最初の行を MH を使用してエンコードします。[ 56 ]次の行は最初の行と比較され、差異が決定され、その差異がエンコードされて送信されます。[ 56 ]ほとんどの行は前の行とほとんど違いがないため、これは効果的です。これはファックス送信の最後まで続けられるのではなく、プロセスがリセットされ、MH でエンコードされた新しい「最初の行」が生成されるまで、限られた行数だけ実行されます。この限られた行数は、規格がエラー訂正を提供していないため、ファックス全体にエラーが伝播するのを防ぐためです。これはオプションの機能であり、一部のファックス機は、機械が必要とする計算量を最小限に抑えるために MR を使用しません。「標準」解像度のファックスでは、限られた行数は 2、高解像度のファックスでは 4 です。
ITU-T T.6 勧告では、さらに Modified Modified READ (MMR) という圧縮方式が追加され、T.4 よりも多くの行を MR で符号化できるようになりました。[ 52 ]これは、T.6 ではデジタルISDNのように、回線エラーが少ない回線で伝送が行われることを前提としているためです。この場合、差分が符号化される行数に制限はありません。
1999年、ITU-T勧告T.30は、JBIG（ITU-T T.82）を別の可逆二値圧縮アルゴリズムとして追加しました。より正確には、JBIG（ITU-T T.85）の「ファクスプロファイル」サブセットです。JBIGで圧縮されたページは、MMRで圧縮されたページよりも20%から50%高速な伝送を実現し、ページにハーフトーン画像が含まれている場合は最大30倍高速な伝送が可能になります。
JBIGは適応圧縮を実行します。つまり、エンコーダとデコーダの両方が、送信されたピクセルから送信画像に関する統計情報を収集し、次のピクセルが黒か白かの確率を予測します。JBIGは、新しいピクセルごとに、近くにある以前に送信された10個のピクセルを調べます。同じ近傍で次のピクセルが過去に黒または白であった回数をカウントし、そこから次のピクセルの確率分布を推定します。この推定値は算術符号化器に入力され、より確率の高いピクセルが検出された場合にのみ、出力シーケンスにわずかなビットが追加されます。
ITU-T T.85「ファックスプロファイル」は、JBIG規格のオプション機能の一部を制限し、コーデックが画像の最後の3ピクセル行を超えるデータをメモリに保持する必要がないように規定しています。これにより、最後の行が送信されるまで画像の高さがわからない場合でも、「無限」の画像をストリーミングすることが可能になります。
ITU-T T.30では、ファックス機がT.85「ファックスプロファイル」の2つのオプションのうち1つをネゴシエートすることを許可する。
パナソニックのファックス機に採用されている独自の圧縮方式に、松下ホワイトラインスキップ（MWS）があります。これは他の圧縮方式と重ねて使用できますが、パナソニック製ファックス機同士が通信している場合にのみ有効です。このシステムは、テキスト行間の空白スキャン領域を検出し、複数の空白スキャン行を1文字分のデータ空間に圧縮します。（JBIGは、ヘッダーフラグTPBONが1に設定されている場合、「標準予測」と呼ばれる同様の手法を実装しています。）
グループ 3 のファックス機は、1 分あたり 1 ページまたは数ページの印刷または手書きの白黒 (2 階調) 画像を、 204×98 (標準) または 204×196 (高精細) の解像度で転送します。転送速度は、モデムや一部のファックス機では 14.4 kbit/s 以上ですが、ファックス機は 2400 ビット/s から始まる速度をサポートし、通常は 9600 ビット/s で動作します。転送される画像フォーマットは、 ITU-T (旧 CCITT) ファックス グループ 3 または 4 と 呼ばれます。グループ 3 のファックスには、サフィックスとMIME タイプがです。.g3image/g3fax
最も基本的なファックスモードでは、白黒のみでデータが送信されます。原稿は、1行あたり1728ピクセル、1ページあたり1145行（A4サイズの場合）の解像度でスキャンされます。得られた生データは、手書き文字用に最適化された改良型ハフマン符号を使用して圧縮され、平均圧縮率は約20になります。通常、1ページの送信には10秒かかりますが、同じ非圧縮生データ（1728×1145ビット、速度9600ビット/秒）では約3分かかります。この圧縮方式では、スキャンされた1行内の白黒の連続長に対してハフマン符号帳を使用し、隣接する2つのスキャンラインは通常非常に似ているという事実を利用して、差分のみをエンコードすることで帯域幅を節約します。
ファックスクラスとは、ファックスプログラムとファックスハードウェアの通信方法を示すものです。利用可能なクラスには、クラス1、クラス2、クラス2.0、クラス2.1、およびIntel CASがあります。多くのモデムは少なくともクラス1をサポートしており、多くの場合、クラス2またはクラス2.0もサポートしています。どのクラスを使用するのが最適かは、ハードウェア、ソフトウェア、モデムのファームウェア、想定される使用状況などの要因によって異なります。
1970年代から1990年代にかけてのファックス機は、印刷技術として感熱紙ロールを使用する直接感熱プリンターがよく使われていましたが、1990年代半ばには普通紙ファックスへの移行が進み、感熱転写プリンター、インクジェットプリンター、レーザープリンターが使われるようになりました。
インクジェット印刷の利点の1つは、インクジェットプリンターが手頃な価格でカラー印刷できることです。そのため、多くのインクジェット式ファックス機はカラーファックス機能を備えていると謳っています。カラーファックスの規格としてITU-T30e（正式にはITU-T勧告T.30附属書E [ 59 ]）が存在しますが、広くサポートされていないため、多くのカラーファックス機は同じメーカーの機器にしかカラーファックスを送信できません。[ 60 ]
ファクシミリシステムのストローク速度とは、スキャン方向に対して垂直な固定線をスキャンまたは記録スポットが一方向に横切る速度のことです。ストローク速度は通常、1分あたりのストローク数で表されます。ファクシミリシステムが両方向にスキャンする場合、ストローク速度はこの数の2倍になります。20世紀のほとんどの従来型機械式システムでは、ストローク速度はドラム速度に相当します。[ 61 ]
念のため、感熱ファックス用紙は、複写しない限り、通常はアーカイブや一部の裁判所での証拠書類として認められません。これは、画像形成コーティングが除去可能で脆く、長期間保管すると媒体から剥がれやすいためです。[ 62 ]
特徴的な「ファックストーン」は、高音の笛音やビープ音の連続としてよく表現されますが、技術的にはハンドシェイク信号として知られており、国際電気通信連合（ITU）T.30規格で規定されています。ファックス機が別のファックス機を呼び出すとき、まず1100Hzの呼び出しトーン（CNG）を送信して、ファックスを送信する意図を知らせます。受信機は呼び出し局識別（CED）トーンで応答し、その後、複雑なデジタルプロトコルのネゴシエーションに進みます。このネゴシエーションには、デジタル識別信号（DIS）とデジタルコマンド信号（DCS）の送信が含まれ、セッションの重要なパラメータ、例えば相互に許容できる最高伝送速度、解像度、誤り訂正モード（ECM）、圧縮方式などを確立します。結果として生じるトーンは、画像データの転送（トーンの段階的廃止）が始まる前に、これらのモデムが同期して通信規則に合意したことを示す可聴的な表現です。[ 63 ]
一般的な代替手段の 1 つは、インターネット ファックスサービスに加入し、既存の電子メール アカウントを使用してパーソナル コンピュータからファックスを送受信することです。ソフトウェア、ファックス サーバー、ファックス マシンは必要ありません。ファックスは、添付のTIFFまたはPDFファイルとして、またはサービス プロバイダのソフトウェアの使用を必要とする独自の形式で受信されます。ファックスは、ユーザーがインターネットにアクセスできる場所であれば、いつでもどこからでも送信または受信できます。一部のサービスでは、医療情報と財務情報をプライベートかつ安全に保つための厳格なHIPAAおよびGramm–Leach–Bliley Act の要件に準拠するために、セキュア ファックスを提供しています。ファックス サービス プロバイダを利用する場合、紙、専用のファックス回線、消耗品は必要ありません。[ 64 ]
物理的なファックス機に代わるもう一つの選択肢は、ファックスサーバーと統合メッセージングを利用してファックスを送受信するコンピュータソフトウェアを使うことです。仮想（電子メール）ファックスは印刷して署名し、スキャンしてコンピュータに取り込んで電子メールで送信できます。また、送信者は文書ファイルに電子署名を添付することも可能です。
携帯電話の普及に伴い、AndroidおよびiOS向けのアプリとして仮想ファックス機をダウンロードできるようになりました。これらのアプリは、スマートフォンの内蔵カメラを使用してファックス文書をスキャンしてアップロードしたり、さまざまなクラウドサービスからインポートしたりできます。
（ MIL-STD-188に準拠）