ปี พ.ศ. 2478 นักฟิสิกส์ชื่อเชสเตอร์ เอฟ.คาร์ลสัน ได้จดสิทธิบัตรกระบวนการทำสำเนาอย่างง่าย คาร์ลสันเริ่มต้นจากการคิดค้นทำแบบพิมพ์สีเขียวและเอกสารอื่นๆ ในปี พ.ศ. 2481 เขาได้ค้นพบวิธีทำสำเนาอย่างหยาบโดยใช้ประจุไฟฟ้า (คล้ายกับไฟฟ้าสถิต) กระบวนการดังกล่าวเรียกว่า Xerography ซึ่งมาจากภาษากรีกสองคำ คือ Xerox และ graphics ซึ่งแปลว่า แห้ง และ พิมพ์ ตามลำดับ ดังนั้น Xerography จึงหมายถึงการพิมพ์แห้ง
กระบวนการถ่ายเอกสาร
1. เริ่มต้นจากดรัมซึ่งเคลือบด้วยสารซีลีเนียมหมุนไปโดยรอบ ภายใต้ขั้วไฟฟ้าแรงดันสูง (7,000 โวลต์) สารซีลีเนียมบนผิวดรัมจะเกิดมีประจุไฟฟ้าบวก (รูปที่ 2)
2. ต่อมา เลนส์และกระจกเงาจะฉายภาพจากเอกสารต้นฉบับลงบนดรัมที่กำลังหมุน ส่วนขาวของเอกสารต้นฉบับจะทำให้ประจุไฟฟ้าบนดรัมหายไป แต่ส่วนดำของเอกสารต้นฉบับไม่ทำลายประจุไฟฟ้า ดังนั้น ดรัมจึงมีประจุไฟฟ้าบวกเหลืออยู่ตามแนวเส้นสีดำบนเอกสารต้นฉบับ (รูปที่ 3)
3. ประจุไฟฟ้าบวกบนดรัมที่เหลืออยู่จะมีลักษณะเหมือนกับเงาในกระจกของต้นฉบับ ผงหมึกซึ่งมีประจุไฟฟ้าลบจะเข้าเกาะบริเวณที่มีประจุไฟฟ้าบวกบนดรัม (รูปที่ 4)
4. หลังจากนั้น แผ่นกระดาษซึ่งมีประจุไฟฟ้าบวกจะกลิ้งไปบนดรัมที่กำลังหมุนและดูดผงหมึกบนดรัมมาไว้บนกระดาษ ภาพที่ได้จึงมีลักษณะเหมือนกับต้นฉบับ (รูปที่ 5)
5. ขั้นตอนสุดท้าย ความร้อนจะทำให้ผงหมึกอ่อนตัวและหลอมติดกับเนื้อกระดาษ ได้เป็นสำเนาที่ถาวรออกจากเครื่องถ่ายเอกสาร (รูปที่ 6)
การทำงานของเครื่องถ่ายเอกสาร
หลักการใช้กระแสไฟฟ้าสถิต เป็นหลักการทำงานของเครื่องถ่ายเอกสารทุกเครื่อง โดยต้นฉบับที่จะใช้ถ่ายเอกสารนั้น เมื่อได้รับแสงจากหลอดไฟพลังงานสูง ภาพต้นฉบับก็จะถูกสะท้อนแสงไปยังลูกกลิ้งที่มีประจุไฟฟ้าอยู่ และเนื่องจากพื้นผิวของลูกกลิ้งเป็นตัวนำแสงซึ่งมีความไวต่อแสงสว่าง บริเวณที่สัมผัสแสงสว่างก็จะสูญเสียประจุไฟฟ้าสถิตไป ผลของการสูญเสียประจุไฟฟ้าสถิต เนื่องจากการสะท้อนแสงจากต้นฉบับทำให้คงเหลือประจุไฟฟ้าสถิตที่ลูกกลิ้งตามรูปแบบที่เป็นส่วนมืด หรือสีเข้มของต้นฉบับ และประจุไฟฟ้าที่เหลืออยู่บนลูกกลิ้งนี้เองที่จะดูดผงหมึกเข้าไปติดและพิมพ์ลงบนกระดาษ กระดาษที่พิมพ์แล้วนี้จะได้รับความร้อนจากหลอดไฟให้ความร้อนในขั้นตอนสุดท้ายของการถ่ายเอกสารซึ่งจะหลอมละลายพลาสติกเรซินที่ผสมอยู่ในผงหมึก ช่วยให้ภาพติดอยู่ได้คงทนบนกระดาษ
เครื่องถ่ายเอกสารมีอยู่ ๒ ประเภท คือเครื่องถ่ายเอกสารระบบแห้ง และระบบเปียก แต่ที่ใช้กันโดยทั่วไปมักเป็นระบบแห้ง
๑. เครื่องถ่ายเอกสารระบบแห้ง ใช้ผงหมึก(ผงคาร์บอนและเรซิน) ผสมกับสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำผงหมึกให้ไปติดลูกกลิ้ง ได้แก่ ผงเหล็กกล้า ผงแก้ว และเม็ดทรายหรือซิลิกา เมื่อผงหมึกถูกดูดไปเกาะติดที่ลูกกลิ้งแล้ว สารตัวนำผงหมึกเหล่านี้ก็จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่
๒. เครื่องถ่ายเอกสารระบบเปียก ใช้สารละลายไฮโดรคาร์บอน โดยปกติใช้สารไอโซดีเคน(isodecane) เป็นตัวนำหมึกไปติดที่ลูกกลิ้ง ในกระบวนการถ่ายเอกสารระบบเปียกนี้ กระดาษจะถูกทำให้ชื้นด้วยสารไอโซดีเคนก่อนที่จะนำหมึกไปติดที่ลูกกลิ้ง จากนั้นความร้อนหรืออากาศก็จะถูกใช้เป็นตัวช่วยให้กระดาษแห้งหลังจากถ่ายทอดภาพจากต้นฉบับได้แล้ว
สำหรับเครื่องถ่ายเอกสารระบบสีนั้น ใช้หลักการกระแสไฟฟ้าสถิตเช่นเดียวกัน แต่มีระบบผงหมึก ๓ ระบบด้วยกัน คือใช้แม่สี เขียว แดง น้ำเงิน เพื่อให้เกิดเป็นสีต่างๆ โดยให้กระดาษผ่านผงหมึกทีละระบบสี
เครื่องพิมพ์ระบบแสงเลเซอร์ (laser printer) ใช้สัญญาณไฟฟ้าระบบดิจิทัล และแปลสัญญาณเหล่านี้ผ่านทางลำแสงเลเซอร์ไปยังพื้นผิวลูกกลิ้งที่ไวต่อแสงสว่าง และกระบวนการพิมพ์เอกสารก็เกิดขึ้นเช่นเดียวกับระบบการถ่ายเอกสารทั่วไป
เครื่องโทรสาร (facsimile) ทำงานโดยได้รับสัญญานำเข้าซึ่งเป็นระบบดิจิทัล และสัญญาณเหล่านี้ถูกแปลงไปยังกระดาษพิมพ์ขณะที่กระดาษเคลื่อนตัวผ่านพื้นผิวที่ร้อน กระดาษที่ใช้สำหรับเครื่องโทรสารมักถูกเคลือบไว้ด้วยสารเคมีหรือในบางกรณีอาจใช้แถบริบบอนที่ไวต่อความร้อนพิมพ์ลงบนกระดาษธรรมดาก็ได้
เครื่องพิมพ์เขียว (plan printing machine) ใช้กระบวนการที่เรียกว่า กระบวนการไดอะโซ(diazo process) ซึ่งหมายถึงการใช้สารไดอะโซเครื่องโรเนียว มักไม่เป็นที่นิยมใช้กันแล้วในปัจจุบัน เครื่องเลเซอร์พรินเตอร์อาจก่อให้เกิดมลพิษในสำนักงานได้สีน้ำตาลแดงในกระบวนการผลิต นอกจากนี้กระดาษที่ใช้ก็เป็นกระดาษที่มีความไวต่อสารเคมีเมื่อสัมผัสกับภาพและตามด้วยไอระเหยของแอมโมเนีย น้ำยาเคมี หรือความร้อน ก็จะได้ภาพตามที่ต้องการ
สำหรับ เครื่องปรุกระดาษไข และ เครื่องโรเนียว นั้นในปัจจุบันไม่เป็นที่นิยมใช้กันแล้วเพราะมีเทคโนโลยีใหม่เข้ามาแทน เช่น เครื่องอัดสำเนาระบบดิจิทัล อย่างไรก็ตามปัญหาจากการใช้เครื่องปรุกระดาษไข ก็คือ การใช้กระดาษปรุไขซึ่งเมื่อเข้าสู่กระบวนการปรุไขแล้วสัมผัสกับความร้อน เกิดเป็นไอระเหยที่มีกลิ่นจากสารเคมีที่เคลือบอยู่ที่กระดาษปรุไข หรือการโรเนียวที่ให้กลิ่นจากการระเหยของหมึกเหลวนั่นเอง
เครื่องถ่ายเอกสารมีอยู่ ๒ ประเภท คือเครื่องถ่ายเอกสารระบบแห้ง และระบบเปียก แต่ที่ใช้กันโดยทั่วไปมักเป็นระบบแห้ง
๑. เครื่องถ่ายเอกสารระบบแห้ง ใช้ผงหมึก(ผงคาร์บอนและเรซิน) ผสมกับสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำผงหมึกให้ไปติดลูกกลิ้ง ได้แก่ ผงเหล็กกล้า ผงแก้ว และเม็ดทรายหรือซิลิกา เมื่อผงหมึกถูกดูดไปเกาะติดที่ลูกกลิ้งแล้ว สารตัวนำผงหมึกเหล่านี้ก็จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่
๒. เครื่องถ่ายเอกสารระบบเปียก ใช้สารละลายไฮโดรคาร์บอน โดยปกติใช้สารไอโซดีเคน(isodecane) เป็นตัวนำหมึกไปติดที่ลูกกลิ้ง ในกระบวนการถ่ายเอกสารระบบเปียกนี้ กระดาษจะถูกทำให้ชื้นด้วยสารไอโซดีเคนก่อนที่จะนำหมึกไปติดที่ลูกกลิ้ง จากนั้นความร้อนหรืออากาศก็จะถูกใช้เป็นตัวช่วยให้กระดาษแห้งหลังจากถ่ายทอดภาพจากต้นฉบับได้แล้ว
สำหรับเครื่องถ่ายเอกสารระบบสีนั้น ใช้หลักการกระแสไฟฟ้าสถิตเช่นเดียวกัน แต่มีระบบผงหมึก ๓ ระบบด้วยกัน คือใช้แม่สี เขียว แดง น้ำเงิน เพื่อให้เกิดเป็นสีต่างๆ โดยให้กระดาษผ่านผงหมึกทีละระบบสี
เครื่องพิมพ์ระบบแสงเลเซอร์ (laser printer) ใช้สัญญาณไฟฟ้าระบบดิจิทัล และแปลสัญญาณเหล่านี้ผ่านทางลำแสงเลเซอร์ไปยังพื้นผิวลูกกลิ้งที่ไวต่อแสงสว่าง และกระบวนการพิมพ์เอกสารก็เกิดขึ้นเช่นเดียวกับระบบการถ่ายเอกสารทั่วไป
เครื่องโทรสาร (facsimile) ทำงานโดยได้รับสัญญานำเข้าซึ่งเป็นระบบดิจิทัล และสัญญาณเหล่านี้ถูกแปลงไปยังกระดาษพิมพ์ขณะที่กระดาษเคลื่อนตัวผ่านพื้นผิวที่ร้อน กระดาษที่ใช้สำหรับเครื่องโทรสารมักถูกเคลือบไว้ด้วยสารเคมีหรือในบางกรณีอาจใช้แถบริบบอนที่ไวต่อความร้อนพิมพ์ลงบนกระดาษธรรมดาก็ได้
เครื่องพิมพ์เขียว (plan printing machine) ใช้กระบวนการที่เรียกว่า กระบวนการไดอะโซ(diazo process) ซึ่งหมายถึงการใช้สารไดอะโซเครื่องโรเนียว มักไม่เป็นที่นิยมใช้กันแล้วในปัจจุบัน เครื่องเลเซอร์พรินเตอร์อาจก่อให้เกิดมลพิษในสำนักงานได้สีน้ำตาลแดงในกระบวนการผลิต นอกจากนี้กระดาษที่ใช้ก็เป็นกระดาษที่มีความไวต่อสารเคมีเมื่อสัมผัสกับภาพและตามด้วยไอระเหยของแอมโมเนีย น้ำยาเคมี หรือความร้อน ก็จะได้ภาพตามที่ต้องการ
สำหรับ เครื่องปรุกระดาษไข และ เครื่องโรเนียว นั้นในปัจจุบันไม่เป็นที่นิยมใช้กันแล้วเพราะมีเทคโนโลยีใหม่เข้ามาแทน เช่น เครื่องอัดสำเนาระบบดิจิทัล อย่างไรก็ตามปัญหาจากการใช้เครื่องปรุกระดาษไข ก็คือ การใช้กระดาษปรุไขซึ่งเมื่อเข้าสู่กระบวนการปรุไขแล้วสัมผัสกับความร้อน เกิดเป็นไอระเหยที่มีกลิ่นจากสารเคมีที่เคลือบอยู่ที่กระดาษปรุไข หรือการโรเนียวที่ให้กลิ่นจากการระเหยของหมึกเหลวนั่นเอง
อักษรย่อของเครื่องถ่ายเอกสาร
B - Brush (แปรง)
C - Corona Discharger (ตัวประจุกระแสไฟฟ้า)
CO - Cover (ฝาปิด)
CT - Collection Tray (ถาดใส่กระดาษ)
D - Developer (ตัวนำผงหมึกไปติดลูกกลิ้ง)
E - Paper Exit (ทางออกของกระดาษ)
EL - Exposure Lamp (หลอดไฟพลังงานสูง)
G - Glass Plate (แผ่นกระจก)
H - Heat Lamps (หลอดไฟให้ความร้อน)
L - Lens (เลนส์)
M - Magnet (แม่เหล็ก)
MI - Mixer (เครื่องผสมผงหมึก)
P - Photoconductor (ตัวนำแสง)
PD - Drum (ลูกกลิ้ง)
PP - Paper Path (ทางผ่านของกระดาษ)
S - Paper Store (ที่เก็บกระดาษ)
T - Toner (ผงหมึก)
W - Waste Toner (เศษผงหมึก)
C - Corona Discharger (ตัวประจุกระแสไฟฟ้า)
CO - Cover (ฝาปิด)
CT - Collection Tray (ถาดใส่กระดาษ)
D - Developer (ตัวนำผงหมึกไปติดลูกกลิ้ง)
E - Paper Exit (ทางออกของกระดาษ)
EL - Exposure Lamp (หลอดไฟพลังงานสูง)
G - Glass Plate (แผ่นกระจก)
H - Heat Lamps (หลอดไฟให้ความร้อน)
L - Lens (เลนส์)
M - Magnet (แม่เหล็ก)
MI - Mixer (เครื่องผสมผงหมึก)
P - Photoconductor (ตัวนำแสง)
PD - Drum (ลูกกลิ้ง)
PP - Paper Path (ทางผ่านของกระดาษ)
S - Paper Store (ที่เก็บกระดาษ)
T - Toner (ผงหมึก)
W - Waste Toner (เศษผงหมึก)
แสดงองค์ประกอบของเครื่องถ่ายเอกสารระบบแห้ง (ใช้ผงหมึก)
ที่มา : http://www.rmutphysics.com/charud/specialnews/5/Zerox/Zerox5.htm
ที่มา : Halton.D.M. Photocopies : Do they pose a health hazard?
ที่มา : Halton.D.M. Photocopies : Do they pose a health hazard?