Por dentro da máquina
Na experiência original de Chester Carlson, o cientista recobriu de enxofre uma placa de zinco e a eletrizou por atrito esfregando com um pano de algodão, de modo que ela ficasse carregada de eletricidade estática – a mesma que faz com que um pente, depois de usado, atraia pedacinhos de papel. Sobre uma lâmina de vidro de um microscópio, escreveu com tinta nanquim a data e o local da experiência (“10-22-38 ASTORIA)”.
Encostando a placa na lâmina e iluminado o conjunto, Carlson verificou que a placa se descarregava exceto na parte escita (a regão continuava escura).
A placa foi então pulverizada com um pó químico de cor preta chamado licopódio, que foi atraído apenas pela parte da placa que permaneceu energizada, deixando-a em evidência. Chester comprimiu então a placa contra uma folha de papel parafinado. Nesta, apareceram os dizeres tingidos pelo pó, que foram depois fixados pela ação do calor.
Nos tempos modernos, a imagem do original é projetada, por meio de lentes e espelhos, sobre um cilindro metálico previamente eletrizado e recoberto por selênio, substância que conduz eletricidade apenas quando exposto à luz.

O interior de uma máquina fotocopiadora.
Assim, ao se produzir a iluminação, o cilindro só se descarrega na parte não escrita. A parte escrita (escura) mantém a eletrização e atrai o pó tonalizador (tonner), que adere a uma folha de papel que passa pelo cilindro. A imagem formada é então fixada por pressão e aquecimento: está pronta a cópia desejada.
Animação de como funciona o processo de fotocópia. O vídeo está em inglês.
Mais informações sobre o funcionamento de fotocopiadoras no HowStuffWorks Brasil.