ประวัติและวิวัฒนาการของเครื่องถ่ายเอกสาร
เครื่องถ่ายเอกสาร
เป็นเครื่องใช้สำนักงานประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมในการนำมาช่วยทำสำเนาผลิตเอกสาร
โดยการถ่ายภาพเอกสารต้นฉบับแล้วทำสำเนาลงบนกระดาษได้อย่างสะดวก รวดเร็ว ประหยัดเวลา
แรงงาน และค่าใช้จ่ายอย่างมาก
เครื่องถ่ายเอกสารถูกประดิษฐ์ขึ้นด้วยฝีมือของชาวอเมริกันชื่อ
เชสเตอร์ เอฟ. คาร์ลสัน (Chester F. Carlson) ในปี พ.ศ. 2481
โดยได้คิดค้นระบบถ่ายเอกสารได้เป็นผลสำเร็จเป็นรายแรก
เชสเตอร์คาร์ลสัน
เป็นนักฟิสิกส์อเมริกัน ประดิษฐ์ขึ้นในนิวยอร์กเมื่อปี ค.ศ.1938 ออกใช้
ปี ค.ศ.1947 และเรียกวิธีการนี้ว่า ซีโรกราฟี
xerography มาจากคำภาษากรีก
แปลว่า การเขียนแห้ง
หลักการทำงานนั้นจะเป็นกระบอกหมุนสำหรับให้กระดาษไขแนบโดยรอบและใช้ระบบแสงฉายข้อความ
หรือภาพของเอกสารที่ทำสำเนาไปยังกระบอกหมุนโดยผ่านกระจกและเลนส์
ระบบแสงนี้ทำให้สามารถย่อหรือขยายขนาดของสำเนาเอกสารได้
กระบอกนี้จะอัดด้วยไฟฟ้าสถิตและเคลือบชั้นบางๆด้วยสาร เซเลเนียม ซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้า
เมื่อส่วนที่เป็นสีขาวหรือที่ว่างของต้นฉบับถูกแสง ก็จะสะท้อนแสงไปที่กระบอก
ทำให้ประจุไฟฟ้าบนกระบอกถูกลบออก แต่สีดำของต้นฉบับไม่สะท้อนแสง
ประจุไฟฟ้าจึงยังคงอยู่ ส่วนที่มีประจุไฟฟ้าจะดึงผงสีดำเรียกว่าสารเปลี่ยนสี
toner
ซึ่งประกอบเป็นรูปตามต้นฉบับลงบนกระดาษอัดสำเนาในเครื่องถ่ายเอกสารแบบสี ต้นฉบับจะถูกสแกน 3 ครั้งและส่งไปยังกระบอกโดยผ่านแผ่นกรองแสง 3 สี
ซึ่งแยกออกเป็นแม่สีของแสง 3 สี ได้แก่ แดง ฟ้าและเขียว
แล้วสร้างใหม่โดยใช้สารเปลี่ยนสีทุติยภูมิ คือ ม่วงแดง น้ำเงินเขียว
และเหลืองรวมทั้งสีดำ ให้ปรากฏเป็นสีตามต้นฉบับสำเนา
การถ่ายเอกสารสีก็เหมือนการพิมพ์ภาพสีคือ ภาพจะพิมพ์ทับกัน 4 ชั้น
ชั้นแรกเป็นส่วนสีเหลือง ต่อมาสีม่วงแดง
ตามด้วยสีน้ำเงินเขียวและท้ายสุดคือสีดำ
ก่อนหน้าทศวรรษที่1940
การทำสำเนาเอกสารหรือภาพเป็นงานที่หนัก
เสียเวลาและเลอะเทอะเปรอะเปื้อน
ต้องมีการปรุกระดาษไขหรือภาพถ่ายต้นฉบับก่อนเข้าเครื่องอัดสำเนาแบบเก่าที่ใช้หมึก
เครื่องถ่ายเอกสารสมัยใหม่เป็นแบบใช้ไฟฟ้าสถิต สามารถถ่ายสำเนาขาวดำ 135
แผ่นต่อนาทีและทำสำเนาที่ขยายใหญ่ ย่อขนาด
ปรับเข้มขึ้นหรือจางลงกว่าต้นฉบับ
เมื่อกดปุ่มที่ควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์ซึ่งขอบอกว่าใครได้เห็นภายในเครื่องถ่ายเอกสารโดยเฉพาะระบบไฟฟ้า
แล้วจะคิดไม่ถึงว่าอะไรจะซับซ้อนได้ขนาดนี้
แผงวงจรรวมไม่รู้กี่แผง สายไฟต่อระหว่างแผงวงจรเป็นมัด ๆ ดูสับสนยุ่งเหยิงไปหมด
เป็นอุปกรณ์ไฮเทคมากๆ
แสงฟลูออเรสเซนซ์หรือแสงฮาโลเจนที่ส่งไปยังต้นฉบับซึ่งสแกนตรวจโดยกระจกที่เลื่อนไปมาข้าง
ใต้ต้นฉบับจะฉายภาพไปยังกระบอกหมุนซึ่งอัดไฟฟ้าสถิต
กระบอกหรือดรัม (Drum) เคลือบด้วยวัสดุที่นำไฟฟ้าด้วยแสงคือนำไฟฟ้าเมื่อแสงส่องไปถูก
กระบอกจะอัดไฟฟ้าสถิตในที่มืดขณะที่หมุนผ่านสารเพิ่มความไวแสงที่ความต่างศักย์สูง
เมื่อแสงส่องไปยังต้นฉบับส่วนที่เป็นสีดำของภาพจะติดอยู่บนกระบอก
ส่วนที่เป็นสีขาวบนต้นฉบับจะสะท้อนแสงไปบนกระบอกและสลายประจุบนกระบอกออกไป
เหลือประจุบวกเป็นตัวอักษร เช่น ก ข a b c d ลองนึกดูว่าบนตัวอักษรเหล่านี้เป็นเส้นที่มีประจุบวกอยู่ รวมไปถึงรูปภาพ
หน้าคน ต้นไม้ ภูเขา ก็ประกอบด้วยประจุบวกเต็มไปหมด สารเปลี่ยนสีหรือ Toner
ที่ถูกถ่ายไปยังกระบอกหรือ Drum จะถูกดูดไปยังส่วนที่มีประจุไฟฟ้าบวกซึ่งตรงกับส่วนที่เป็นสีดำ
กระดาษสำเนาที่มีประจุไฟฟ้าจะดึงดูดสารเปลี่ยนสีซึ่งจะหลอมเข้าด้วยกันโดยลูกกลิ้ง
เครื่องถ่ายเอกสารสีชนิดใช้แสงเลเซอร์สามารถสร้างสีที่เหมือนจริงยิ่งขึ้น
ภาพต้นฉบับที่ถูกสแกน 3 ครั้งจะถูกส่งไปยังแผ่นเซลล์ไวภาพ (
Photosensitive cells ) ถ้าเป็นกล้องดิจิตอลสมัยใหม่น่าจะตรงกับส่วนที่เป็นอุปกรณ์ตรวจจับแสงที่เป็นชิปเซนเซอร์ที่เรียกว่า ccd หรือ charged coupled
device แบบหนึ่งหรือเซนเซอร์รับแสงอีกแบบหนึ่งที่เรียกว่า cmos หรือ complimentary metal-oxide semiconductor ที่มีมานานแล้ว อุปกรณ์นี้จะถ่ายเทประจุซึ่งจะแปรเป็นสัญญาณ
digital แล้วป้อนสัญญาณเข้าเครื่อง เลเซอร์ซึ่งจะส่งออกมาเป็นสัญญาณแสงเพื่อสร้างภาพทีละเส้นบน Drum ที่อัดไฟฟ้าสถิตและมีสภาพ นำไฟฟ้าด้วยแสง
( Photoconductive )
การทำงานของเครื่องถ่ายเอกสาร
หลักการใช้กระแสไฟฟ้าสถิต
เป็นหลักการทำงานของเครื่องถ่ายเอกสารทุกเครื่อง โดยต้นฉบับที่จะใช้ถ่ายเอกสารนั้น เมื่อได้รับแสงจากหลอดไฟพลังงานสูง
ภาพต้นฉบับก็จะถูกสะท้อนแสงไปยังลูกกลิ้งที่มีประจุไฟฟ้าอยู่
และเนื่องจากพื้นผิวของลูกกลิ้งเป็นตัวนำแสงซึ่งมีความไวต่อแสงสว่าง
บริเวณที่สัมผัสแสงสว่างก็จะสูญเสียประจุไฟฟ้าสถิตไป
ผลของการสูญเสียประจุไฟฟ้าสถิต เนื่อง
จากการสะท้อนแสงจากต้นฉบับทำให้คงเหลือประจุไฟฟ้าสถิตที่ลูกกลิ้งตามรูปแบบที่เป็นส่วนมืด
หรือสีเข้มของต้นฉบับ
และประจุไฟฟ้าที่เหลืออยู่บนลูกกลิ้งนี้เองที่จะดูดผงหมึกเข้าไปติดและพิมพ์ลงบนกระดาษ
กระดาษที่พิมพ์แล้วนี้จะได้รับความร้อนจากหลอดไฟให้ความร้อนในขั้นตอนสุดท้ายของการถ่ายเอกสาร
ซึ่งจะหลอมละลายพลาสติกเรซินที่ผสมอยู่ในผงหมึก
ช่วยให้ภาพติดอยู่ได้คงทนบนกระดาษ
เครื่องถ่ายเอกสารมีอยู่ 2 ประเภท
คือ เครื่องถ่ายเอกสารระบบแห้ง
และระบบเปียก
แต่ที่ใช้กันโดยทั่วไปมักเป็นระบบแห้ง
1. เครื่องถ่ายเอกสารระบบแห้ง
ใช้ผงหมึก(ผงคาร์บอนและเรซิน)
ผสมกับสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำผงหมึกให้ไปติดลูกกลิ้ง
ได้แก่ ผงเหล็กกล้า ผงแก้ว และเม็ดทรายหรือซิลิกา
เมื่อผงหมึกถูกดูดไปเกาะติดที่ลูกกลิ้งแล้ว
สารตัวนำผงหมึกเหล่านี้ก็จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่
2. เครื่องถ่ายเอกสารระบบเปียก
ใช้สารละลายไฮโดรคาร์บอน โดยปกติใช้สารไอโซดีเคน
(isodecane) เป็นตัวนำหมึกไปติดที่ลูกกลิ้ง ในกระบวนการถ่ายเอกสารระบบเปียกนี้
กระดาษจะถูกทำให้ชื้นด้วยสารไอโซดีเคนก่อนที่จะนำหมึกไปติดที่ลูกกลิ้ง
จากนั้นความร้อนหรืออากาศก็จะถูกใช้เป็นตัวช่วยให้กระดาษแห้งหลังจากถ่ายทอดภาพจากต้นฉบับได้แล้ว
ส่วนประกอบของเครื่องถ่ายเอกสาร
เครื่องถ่ายเอกสารจะมีส่วนประกอบและหน้าที่ภายในดังนี้
1. Photocopier drum ดรัม คือ
กระบอกโลหะที่เคลือบสารที่นำไฟฟ้าได้เมื่อถูกแสงตกกระทบแต่ไม่นำไฟฟ้าในที่มืด
สารนี้เป็นสารกึ่งตัวนำหรือ semiconductor
เช่น selenium, germanium
2.Corona wires หรือ
ลวดโคโรนา จะทำงานภายใต้ความต่างศักย์สูง
(high electrical voltage) ทำหน้าที่สร้างประจุไฟฟ้าบวกบนดรัมและแผ่นกระดาษสำเนา
3. Lamp
และ lens หรือหลอดไฟและเลนส์ เป็นหลอด
fluorescent
หรือ halogen ที่มีความสว่างมาก
หลอดนี้จะวิ่งผ่านตัวเอกสารและสะท้อนแสงไปที่กระจกและเลนส์แล้วตกกระทบบนดรัมอีกทีหนึ่ง
4.Toner หรือสารที่ให้สี
เช่น สีดำที่เห็นกันทั่ว ๆ ไป
5. Fuser มีหน้าที่ให้ความร้อนผ่านลูกกลิ้ง (roller)
เพื่อละลาย toner ให้ติดกับกระดาษ