เครื่องถ่ายเอกสารมีที่มาอย่างไร

ประวัติของเครื่องถ่ายเอกสาร

            โลกที่ไม่มีเครื่องถ่ายเอกสารจะลำบากแค่ไหน? ถ้าการคัดลอกเอกสารต่างๆ ต้องทำด้วยมือ สำนักงานต่างๆ คงเสียเวลาเพิ่มขึ้นมากมายในการจัดการกับเอกสาร นิสิตนักศึกษาหลายคนอาจเรียนไม่จบหากขาดอุปกรณ์ชิ้นนี้ แทบทุกคนเคยใช้ประโยชน์จากเครื่องถ่ายเอกสารแต่น้อยคนนักที่รู้ว่าเครื่องถ่ายเอกสารมีที่มาที่ไปอย่างไร? และทำงานอย่างไร?

     

         เชสเตอร์ คาร์ลสัน (Chester Carlson) นักเคมีและนักฟิสิกส์ ทำงานเป็นทนายความสิทธิบัตร (patent attorney) ที่บริษัท P. R. Mallory and Co Inc. ในช่วงทีทำงานอยู่นั้นคาร์ลสันเห็นว่าใบแบบฟอร์มรายละเอียดสิทธิบัตรมักจะหมดอยู่เสมอ ทำให้ต้องเสียเวลาพิมพ์ใหม่ คาร์ลสันคิดว่าหากมีเครื่องมือที่จะทำสำเนาเอกสารจำนวนมากได้คงจะเป็นประโยชน์ต่อสำนักงานมากแน่ๆ เมื่อคิดได้ดังนั้นก็ลงมือค้นคว้าอยู่หลายเดือน คาร์ลสันได้เรียนรู้ถึงวัสดุนำแสง (photoconductive material) ซึ่งเมื่อฉายแสงไปบนวัสดุนี้จะทำให้มีประจุไฟฟ้าเกิดขึ้น เค้าตั้งใจจะประยุกต์หลักการนี้ไปใช้สร้างเครื่องทำสำเนา 

            คาร์ลสันได้รับความช่วยเหลือจากอ๊อตโต คอร์นี (Otto Kornei) ในการเตรียมแผ่นสังกะสีที่เคลือบผิวด้วยกำมะถันเพื่อใช้เป็นวัสดุนำแสง ส่วนต้นฉบับที่ใช้ในการทดลองคัดลอกคือสไลด์แก้วสำหรับกล้องจุลทรรศน์ ที่มีข้อความเขียนว่า "10-22-38 ASTORIA" ม่านของห้องปิดลงเพื่อป้องกันแสงไม่ให้ส่องไปยังแผ่นสังกะสีเคลือบกำมะถัน และการทดลองเริ่มขึ้น
            ทั้งคู่ใช้ผ้าเช็ดหน้าถูๆ ๆ ผิวกำมะถัน อย่างรวดเร็ว เพื่อให้เกิดประจุบวกบนผิวกำมะถัน จากนั้นนำแผ่นสไลด์ต้นฉบับมาประกบ แล้วใช้โคมไฟมาส่องผ่านแผ่นสไลด์สักครู่ ตามหลักการแล้วเมื่อแสงกระทบผิวกำมะถันจะทำให้เกิดประจุลบซึ่งจะหักล้างกับประจุบวกที่มีอยู่ก่อน แต่อักษรบนสไลด์จะบังแสงไว้ทำให้ผิวกำมะถันที่อยู่ใต้ตัวอักษรไม่โดนแสง ประจุบวกน่าจะเหลืออยู่ ขั้นตอนต่อไปคือใส่ผงหมึก ซึ่งในตอนนั้นคาร์ลสันใช้ผงไลโคโปเดียม (lycopodium powder) มีลักษณะเป็นผงสีน้ำตาลได้จากสปอร์ของพืชในตระกูลไลโคโปเดียม เมื่อแยกสไลด์ต้นฉบับออกแล้วเป่าผงไลโคโปเดียมลงบนแผ่นสังกะสี หลังจากปัดผงส่วนเกินออกสิ่งที่เหลืออยู่บนนั้นคือ ตัวอักษรที่เกือบเหมือนกับต้นฉบับ

            คาร์ลสันและอ๊อตโตทดลองซ้ำอีกหลายครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าไม่ได้ฝันไป เมื่อแน่ใจแล้วจึงนำกระดาษไขมาทาบลงบนแผ่นสังกะสีและให้ความร้อน ไขจากกระดาษละลายและดูดเอาหมึกจากแผ่นสังกะสีให้ติดอยู่บนแผ่นกระดาษ ในที่สุด เป็นอันว่าสำเนาซีร็อกซ์แผ่นแรกได้ถือกำเนิดขึ้น ในวันที่ 22 ตุลาคม 2481 หรือวันนี้เมื่อ 72 ปีที่แล้ว หลังจากนั้นคาร์ลสันได้จดสิทธิบัตรเทคนิคนี้เอาไว้ อย่างไรก็ตามแม้จะประสบความสำเร็จในหลักการ แต่เมื่อนำไปเสนอกับบริษัทต่างๆ กลับถูกปฏิเสธอย่างไร้เยื่อใย เครื่องถ่ายเอกสารจึงยังไม่มีการผลิตในเชิงพาณิชย์ จนอีกหลายปีต่อมา

	สำเนาเอกสารแผ่นแรกของโลก ได้จากกระบวนการ  Xerography (xero = แห้ง, graphy = เขียน) หรื่อที่เรียกกันอย่างติดปากว่า ซีร็อกซ์ (Xerox)
	เครื่องถ่ายเอกสารเครื่องแรกสร้างโดยเชสเตอร์ คาร์ลสัน แม้จะทำงานได้ไม่ดีนัก แต่ก็เป็นพื้นฐานทำให้สามารถ สร้างเครื่องซีร็อกซ์ที่ได้รับความนิยมไปทั่วโลก

            หลังจากนั้น 5 ปี  สถาบัน Battelle Memorial Institute ตกลงเซ็นสัญญาร่วมพัฒนาเครื่องถ่ายเอกสาร คาร์ลสันจึงสามารถสร้างเครื่องถ่ายเอกสารเครื่องแรกได้สำเร็จแม้จะยังทำงานไม่ดีนัก และในปี 2489 สถาบัน Battelle ได้มอบสิทธิในการพัฒนาเครื่องถ่ายเอกสารให้กับบริษัทฮาลอยด์ (Haloid) บริษัทเล็กๆ แห่งหนึ่ง ที่ผลิตกระดาษอัดรูปถ่าย บริษัทฮาลอยด์ใช้เวลาพัฒนาเครื่องถ่ายเอกสารจนถึงปี 2502 ในที่สุดก็สามารถวางขายเครื่องถ่ายเอกสารสำหรับสำนักงานได้ ซึ่งก็ได้รับความนิยมและทำกำไรได้มหาศาล จนบริษัทเล็กๆ ขยายกิจการขึ้นและเปลี่ยนชื่อจาก ฮาลอยด์ เป็น ซีร็อกซ์ (xerox) ในเวลาต่อมา

เครื่องซีร็อกซ์รุ่น 914  รุ่นแรกที่ออกวางจำหน่าย แม้จะยังไม่ได้ขายดีเป็นเทน้ำเทท่า แต่ก็ช่วยบุกเบิก ตลาดของเครื่องถ่ายเอกสาร ทำให้สำนักงานต่างๆ รู้จักเครื่องถ่ายเอกสารของซีร็อกซ์

กลไกของเครื่องถายเอกสาร

             ไฟฟ้าสถิตกับวัสดุนำแสง (photoconductivity material) การผสมผสานองค์ความรู้ทั้ง 2 เข้าด้วยกันอย่างชาญฉลาดทำให้เกิดเครื่องถ่ายเอกสารหรือเครื่องซีร็อกซ์ขึ้น หลังจากคาร์ลสันสร้างเครื่องต้นแบบได้ วิศวกรของบริษัทฮาลอยด์ (ภายหลังเปลี่ยนชื่อเป็นซีร็อกซ์) ได้พัฒนากลไกต่างๆ เพื่อให้ผู้ใช้ง่ายขึ้น เช่น ระบบป้อนกระดาษและระบบสั่งงาน ในที่สุดเครื่องถ่ายเอกสารได้ปฏิวัติระบบจัดการกับเอกสารอย่างสิ้นเชิง การพัฒนายังคงมีเรื่อยมาเพื่อให้มีเครื่องถ่ายเอกสารได้เร็วขึ้น แม่นยำขึ้น ใช้งานง่ายขึ้น และง่ายขึ้น จนทุกวันนี้เราเพียงวางกระดาษและกดปุ่มก็ได้สำเนาเอกสารที่ต้องการ จึงไม่ค่อยมีใครตระหนักถึงกลไกการทำงานที่อยู่เบื้องหลังความสะดวกสบายนี้
             เมื่อเราต้องการสำเนาเอกสารสิ่งที่เราต้องทำคือ วางเอกสารต้นฉบับคว่ำลงบนกระจกใสด้านบนของเครื่องถ่ายเอกสาร ปิดฝาลงและกดปุ่ม เครื่องจะจัดการขั้นตอนที่เหลือ ทันทีที่กดปุ่ม ถ้าหากพอจำได้ จะมีแสงสว่างลอดออกมาจากบริเวณที่วางเอกสารลงไป นั่น คือแสงจากหลอดฟลูโอเรสเซนซ์หรือหลอดฮาโลเจนที่ส่องไปบนเอกสารต้นฉบับ เพื่อให้เกิดแสงสะท้อน

             หลักการก็คือตัวอักษรหรือภาพบนกระดาษซึ่งมีสีดำ (หรือสีเข้ม) จะไม่สะท้อนแสง ในขณะที่บริเวณสีขาวของกระดาษจะสะท้อนแสงได้ดี แสงสะท้อนนี้จะส่องไปยังพื้นผิวของลูกกลิ้งซึ่งมีประจุบวกกระจายอยู่อย่างสม่ำเสมอ แสงที่กระทบพื้นผิวจะทำให้เกิดประจุลบซึ่งจะหักล้างกับประจุบวกที่มีอยู่เดิม ส่วนบริเวณที่ไม่โดนแสงเนื่องจากตัวอักษรดูดกลืนแสงจากหลอดไฟไว้จะยังคงมีประจุบวกเช่นเดิม ถ้าเรามีตาวิเศษที่สามารถมองเห็นประจุไฟฟ้าได้ ก็จะเห็นประจุบวกเรียงตัวกันเป็นรูปภาพหรือตัวอักษรตามแบบต้นฉบับ เพียงแต่กลับด้านเหมือนภาพจากกระจกเงา 
             ขั้นต่อมา เครื่องจะเป่าผงหมึกที่มีประจุลบไปยังลูกกลิ้ง เมื่อลูกกลิ้งหมุนด้านที่มีประจุบวกเข้าหาผงหมึก พื้นผิวที่มีประจุบวกจะดึงดูดผงหมึกที่มีประจุลบให้ติดอยู่บนลูกกลิ้ง ขั้นนี้สามารถมองเห็นได้โดยไม่ต้องใช้ตาวิเศษแล้ว ทีนี้ก็เหลือเพียงทำให้ผงหมึกเหล่านี้ลงไปอยู่บนกระดาษเท่านั้น

            ขั้วไฟฟ้าภายในเครื่องจะส่งประจุบวกให้กระดาษเปล่า กระดาษแผ่นนี้จะถูกหมุนไปตามลูกกลิ้ง เมื่อผ่านบริเวณที่มีผงหมึกเกาะอยู่ ประจุบวกบนกระดาษจะดึงดูดผงหมึกจากลูกกลิ้งให้เกาะติดบนกระดาษแทน และเมื่อผ่านความร้อนผงหมึกจะละลายซึมติดแน่นในเนื้อกระดาษ ได้เป็นสำเนาเอกสารในที่สุด โดยใช้เวลาไม่ถึง 10 วินาที

         เครื่องถ่ายเอกสารสีก็ใช้หลักการเดียวกันนี้ แต่แยกทำทีละสี คือ สีม่วงแดง สีเหลือง และสีคราม ซึ่งเป็นแม่สีในกระบวนการพิมพ์ โดยในขั้นตอนการฉายแสง แสงสะท้อนจากต้นฉบับจะถูกกรองแยกออกมาทีละสี เช่น รอบแรกสีม่วงแดงส่องไปยังลูกกลิ้ง เป่าผงหมึก และพิมพ์ลงบนกระดาษ จากนั้นก็เริ่มรอบที่ 2 ทำสีครามถัดไป จนครบ 3 สี ทำให้ใช้เวลามากกว่าและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการถ่ายเอกสาร ขาว-ดำ มาก

             ทุกวันนี้เครื่องถ่ายเอกสารพัฒนาไปมาก ทั้งในแง่ของประสิทธิภาพและความสะดวกสบาย เครื่องถ่ายเอกสารรุ่นใหม่ มีความคมชัดมาก สามารถพิมพ์ได้มากกว่า 50 แผ่นต่อนาที กรณีที่ถ่ายเอกสารหลายชุดสามารถจัดเรียงเอกสารที่ถ่ายออกมาเป็นชุดๆ มีระบบใส่ต้นฉบับอัตโนมัติช่วยให้ไม่ต้องปิดเปิดฝาเครื่องซ้ำๆ เมื่อมีเอกสารที่ต้องการถ่ายหลายร้อยหน้า นอกจากนี้เมื่อเข้าสู่ยุคดิจิตอล เครื่องถ่ายเอกสารจึงไม่ใช่แค่ "กล่อง" ที่วางอยู่มุมสำนักงานอีกต่อไป แต่ต้องเชื่อมต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อื่นๆ จึงเพิ่มขีดความสามารถของเครื่องถ่ายเอกสารอย่างมาก ในอนาคตยังไม่อาจทราบได้ว่าเทคโนโลยีการถ่ายเอกสารจะพัฒนาไปในรูปแบบใด สิ่งสำคัญคือ เราควรรู้เท่าทันเทคโนโลยีที่เราใช้ เครื่องถ่ายเอกสารช่วยให้สะดวกสบายขึ้นแต่ก็มีอันตรายอยู่บ้างเช่นกัน การที่รู้จักและเข้าใจช่วยให้เราสามารถใช้เทคโนโลยีได้อย่างเหมาะสมและหลีกเลี่ยงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้