光與電的傳遞者 影印機的日常不尋常

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文 湯蕙華 圖 集思創意編採團隊

影印機在日常生活中處處可見,政府機構、辦公室、便利商店等,到處都可見其身影,申辦各種手續需要複印證件,製作書面報告更是少不了它,看似尋常,卻與我們的日常生活息息相關。影印機的由來是什麼?將一張白紙轉化成與原文件相同內容的神奇原理又是什麼呢?

在現代生活中,若需複製相同內容文件,借助影印機就可輕鬆完成,但你可能很難想像,在影印機問世前,人們若需要多份相同的文件,必須日以繼夜地抄寫或是刻印,才能複製相同內容。

西元19世紀發明了「藍晒」技術,直接用藥水就能翻印文件資料,然而這項技術要使用化學藥劑,不但味道嗆鼻,加上濕式顯像的關係,翻印文字模糊,且隨著藥劑揮發,經過一段時間後,複印本上的字體還會跟著變黃、漸漸消失。直到1940年代電子照相技術的發明,才讓複印技術躍進了一大步,而這就是現今影印機的前身。

被IBM拒絕的影印機之父

很多偉大的發明,往往是為了解決生活中的麻煩而誕生的。發明影印機的契斯特‧卡爾森(Chester Carlson),當時在紐約法律事務所擔任專利律師助理,他的工作必須重複抄寫多份專利文件表格與圖案,一不小心就容易出錯,對於有嚴重近視與關節炎的卡爾森來說,實在苦不堪言,這個麻煩的問題激發他找出簡單「複製」方法的決心。

卡爾森起初想用攝影法來複製文件,但是製成照片的過程不僅需要好幾道程序,又因為使用許多「濕」的化學溶液,還需要耗費好幾個小時才能晾乾。於是卡爾森想採用「乾式」手法來複印文件。在一次無意翻閱雜誌時,他看到一篇有關「光導電」的報導,說明硒若曝露在光線下會改變其靜電性質,這給了他靈感。如果能將粉末灑落在因感光又帶有電荷的圖案表面,就能以乾燥的方式將圖像印在紙上,這便是「電子照相」原理。

起初卡爾森將自家廚房改造成實驗室,進行電子影像實驗,看似簡單的原理,在實驗過程中卻困難重重,直到1938年10月22日卡爾森在美國長島實驗室終於初見曙光。他先用墨水在小玻璃板寫上文字,在另一塊鋅板塗上硫磺,經由棉布摩擦後產生靜電,再將鋅板放在玻璃板上,透過強光照射,鋅板上便浮現出字,世界最早的紙張複印技術就這樣誕生了,卡爾森也立即申請了專利。

卡爾森興沖沖向多家公司兜售這項技術卻處處碰壁,在1939年到1944年這五年間,卡爾森連續被包括IBM和通用電氣等大企業在內的20多家公司拒絕,因為許多企業認為複印機不會有大量的市場需求,加上當時印出來的字體模糊,效果不佳,所以這項技術並不受青睞。

卡爾森並未被挫折打倒,仍不斷投入經費進行紙張複印的研究,直到1946年卡爾森與海洛德公司(Holaid Co.)合作,進行乾式複印機的開發,至1960年終於完成並推出世界第一部商業用普通紙複印機XEROX 914型。此時,距離卡爾森1938年第一次印出字的時間,已經長達22年了!

光與熱的組合

接著讓我們來認識卡爾森的發明基礎─利用物質光導電現象與靜電結合,完成影印的六個步驟。

1.充電:影印機裡有塗了「硒」的圓鼓,可做光導電材料,當暴露在光照下,圓鼓上就會呈現導電狀態。

2.曝光:曝光燈照射原稿後,紙張上有字或圖案的部分,就會將光吸收,並在圓鼓上形成正電荷狀態;原稿沒字或圖案的地方,則將光反射回圓鼓上,使圓鼓表面形成負電荷的潛伏影像。

3.顯影:帶有負電荷的碳粉在滾筒裡會被正電荷區域吸引,帶到有影像的表面上。

4.轉印:將帶電的紙壓到有影像的表面上,帶電的紙會吸引碳粉,等圓鼓滾過紙後,便將碳粉印在紙上。

5.定影:經由影印機的滾輪將紙張加壓加熱,紙上碳粉隨即溶化並滲入紙張,完成定像程序。

6.清潔:用清潔刀片將圓鼓上的碳粉清走。

未來的無限可能

科技與時俱進,大多數人用數位技術來製作文件的同時,也帶起「無紙化」作業風潮;雖然不少人認為影印機即將式微,但若需要大量複製文件,影印機仍是最方便快速的選擇。

隨著時代演進,有些影印機產品使用噴墨或膠片轉印技術,取代了以硒鼓為基本的工作過程。而採用數位技術的高階影印機,能有效結合掃描與雷射印表機功能,有著自動增強圖像質量、或是直接掃描頁面的優點,甚至能結合雲端列印或傳送電子郵件。有些低階影印機也應用數位技術,由掃描儀與噴墨印表機組合而成,速度雖然比高階影印機慢,但彩色影印成本較一般彩色印表機低。

在數位化的時代,透過3D立體列印技術,讓原先成品只有「紙張」的列印模式越來越多元,可以運用在衣服、汽車零組件、建築甚至食物製作上,為列印世界帶來無限可能,至於未來列印技術又會如何發展?雖然答案仍未可知,但可以確定的是,它將為人類生活帶來更多的趣味與便利性。

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