ประจุไฟฟ้า สะสมบนดรัม อย่างไร จนเปลี่ยน แสง ผงหมึก และกระดาษ เป็นภาพสำเนา ชัดเจน ทุกแผ่น

เครื่องถ่ายเอกสารไม่ได้วาดภาพด้วยหมึกตั้งแต่แรก แต่วาดด้วยประจุไฟฟ้าก่อน

จุดที่ชวนสงสัยคือ ประจุไฟฟ้าไปสะสมอยู่ตรงไหน แล้วเหตุใดตำแหน่งที่มีตัวหนังสือจึงรับผงหมึกได้พอดี คำตอบอยู่ที่ชิ้นส่วนทรงกระบอกหรือสายพานที่เรียกว่า ดรัมไวแสงหรือโฟโตรีเซพเตอร์ ผิวของมันเคลือบวัสดุโฟโตคอนดักเตอร์ ซึ่งมีนิสัยสำคัญมาก คือในความมืดจะทำตัวคล้ายฉนวน เก็บประจุไว้บนผิวได้ แต่เมื่อโดนแสงจะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น ทำให้ประจุไหลหนีหรือสลายออกจากบริเวณนั้น

ตอนเริ่มทำสำเนา เครื่องจะใช้ลวดโคโรนาหรือลูกกลิ้งชาร์จสร้างสนามไฟฟ้าแรงสูง เพื่อส่งไอออนหรือประจุไปเคลือบผิวดรัมให้กระจายค่อนข้างสม่ำเสมอ ลองนึกถึงการถูบอลลูนแล้วเศษกระดาษเล็กๆ ถูกดูดติด เพียงแต่ในเครื่องถ่ายเอกสารมีการควบคุมตำแหน่งและแรงดันละเอียดกว่ามาก ประจุไม่ได้กองเป็นเม็ดให้มองเห็น แต่มันคือความไม่สมดุลของอิเล็กตรอนบนผิววัสดุ จึงเกิดศักย์ไฟฟ้าและสนามไฟฟ้าพร้อมดึงอนุภาคที่มีประจุเข้าหา

ช่วงสำคัญเกิดตอนแสงตกกระทบดรัม ในเครื่องรุ่นเก่า แสงสะท้อนจากต้นฉบับจะถูกส่งผ่านกระจกและเลนส์ไปยังดรัม ส่วนเครื่องดิจิทัลใช้เลเซอร์หรือแถบแอลอีดีเขียนภาพลงบนผิวดรัม บริเวณที่โดนแสงจะนำไฟฟ้ามากขึ้น ประจุจึงลดลง ส่วนบริเวณที่ไม่โดนแสงยังรักษาประจุไว้ ผลที่ได้คือภาพที่ยังมองไม่เห็น เรียกว่า ภาพแฝงทางไฟฟ้าสถิต มันเหมือนแผนที่ศักย์ไฟฟ้าบนผิวดรัม ตรงไหนควรมีภาพก็มีระดับประจุแบบหนึ่ง ตรงไหนควรเป็นพื้นขาวก็มีอีกระดับหนึ่ง

จากนั้นผงหมึกหรือโทนเนอร์จะถูกทำให้มีประจุด้วยการเสียดสีระหว่างอนุภาคผงหมึกกับวัสดุพาหรือชิ้นส่วนในชุดสร้างภาพ หลักพื้นฐานคือประจุต่างชนิดดึงดูดกัน และประจุชนิดเดียวกันผลักกัน เครื่องจึงตั้งขั้วและแรงดันให้ผงหมึกไปเกาะเฉพาะตำแหน่งของภาพแฝง ไม่ใช่กระจายเต็มดรัม ตรงนี้ต้องระวังคำอธิบายแบบจำง่ายเกินไป เพราะบางระบบใช้ขั้วบวก บางระบบใช้ขั้วลบ และวิธีเขียนภาพอาจต่างกัน สิ่งที่เหมือนกันคือ เครื่องสร้างความต่างของศักย์บนดรัม แล้วใช้สนามไฟฟ้าคัดตำแหน่งที่ผงหมึกควรเกาะ

เมื่อภาพผงหมึกปรากฏบนดรัม กระดาษจะผ่านเข้ามาใกล้ ชุดถ่ายโอนจะให้ประจุแก่กระดาษหรือสร้างสนามไฟฟ้าด้านหลังกระดาษ แรงดึงนี้ต้องมากพอที่จะดึงโทนเนอร์ออกจากดรัมมายังกระดาษ ตอนนี้ภาพยังหลุดง่าย เพราะผงหมึกเพียงวางอยู่บนเส้นใยกระดาษ ขั้นต่อไปจึงต้องผ่านชุดฟิวเซอร์ ลูกกลิ้งร้อนกับแรงกดจะทำให้เรซินในโทนเนอร์อ่อนตัวและยึดติดกับกระดาษ ภาพสำเนาจึงไม่ร่วงออกเมื่อจับหรือพับ

หลังถ่ายโอน ประจุและผงหมึกอาจเหลือบนดรัม เครื่องจึงมีขั้นตอนล้างประจุ ทำความสะอาดผิว และเตรียมชาร์จรอบใหม่ ถ้าขั้นใดทำงานผิด ภาพก็ฟ้องอาการทันที เช่น ชุดชาร์จสกปรกอาจทำให้พื้นเทา ดรัมเสื่อมอาจเกิดรอยซ้ำ ผงหมึกมีประจุไม่เหมาะอาจทำให้ภาพจางหรือฟุ้ง ส่วนความชื้นก็มีผลต่อการรั่วไหลของประจุและพฤติกรรมของกระดาษ

สรุปให้เห็นภาพง่ายๆ คือ ชาร์จผิวดรัม ใช้แสงลบประจุบางจุด ให้โทนเนอร์เกาะตามแผนที่ประจุ ดึงโทนเนอร์ลงกระดาษ แล้วใช้ความร้อนยึดภาพ

ดังนั้นคำว่า การสะสมของประจุในเครื่องถ่ายเอกสาร ไม่ได้หมายถึงไฟฟ้าถูกเก็บไว้ทั่วเครื่อง แต่หมายถึงการสร้างและรักษาการกระจายประจุบนผิวไวแสงชั่วคราวอย่างแม่นยำมาก พอหน้ากระดาษหนึ่งแผ่นเสร็จ แผนที่ประจุนั้นก็ถูกลบและสร้างใหม่ วงจรนี้หมุนเร็วต่อเนื่องจนดูเหมือนเครื่องเพียงสแกนแล้วพ่นหมึก ทั้งที่เบื้องหลังคือการจัดคิวให้แสง ประจุ ผงหมึก และความร้อนทำงานต่อกันแบบแทบไม่มีช่องว่างเลย