Máy sao chép tài liệu

Máy sao chép tài liệu, còn gọi là máy photocopy hoặc máy sao chụp quang học (trước đây thường được gọi là Máy Xerox), là thiết bị dùng để sao chép tài liệu và hình ảnh lên giấy hoặc phim nhựa với tốc độ nhanh và chi phí thấp. Máy photocopy sử dụng công nghệ xerography, một quy trình khô với điện tích tĩnh và ánh sáng để tạo hình ảnh trên giấy, bằng cách thu hút mực lên giấy rồi nung chảy bằng nhiệt hoặc áp lực. Xerography là công nghệ chủ yếu cho sao chép văn phòng, mặc dù có các công nghệ khác như máy in phun mực.

Máy sao chép văn phòng sử dụng công nghệ xerography được Xerox giới thiệu vào năm 1959, và từ đó đã thay thế các phương pháp sao chép cũ như Verifax, Photostat, giấy than, máy mimeograph và các thiết bị sao chép khác.

Công nghệ sao chép tài liệu vẫn rất phổ biến trong kinh doanh, giáo dục và chính phủ, mặc dù có dự đoán rằng nó sẽ bị thay thế bởi các công cụ số và lưu trữ điện tử. Kể từ năm 2015, máy photocopy vẫn được sử dụng rộng rãi. Các máy cao cấp từ những năm 1980 kết hợp nhiều chức năng như sao chép, fax, quét và in mạng. Máy photocopy màu trở nên phổ biến từ những năm 1990 khi giá giảm, trong khi các cửa hàng in và thiết kế vẫn sử dụng máy photocopy màu cao cấp cho số lượng lớn và kích thước lớn, mặc dù chúng có giá cao hơn.

Quá trình hình thành và phát triển

Chester Carlson, nhà phát minh máy photocopy, là một luật sư kiêm nhà nghiên cứu và phát minh bán thời gian. Làm việc tại một văn phòng cấp bằng sáng chế ở New York, ông phải sao chép nhiều tài liệu quan trọng và quá trình này rất mệt mỏi vì ông mắc bệnh viêm khớp. Sự bất tiện này đã thúc đẩy ông thử nghiệm với ánh sáng và sáng chế ra quy trình 'chụp ảnh điện'. Vào năm 1938, ông đăng ký bằng sáng chế cho quy trình này và tạo ra bản photocopy đầu tiên với một tấm kẽm phủ chất lưu huỳnh, ghi lại hình ảnh chữ viết sau khi chiếu sáng.

Dù Chester Carlson đã cố gắng bán phát minh của mình cho nhiều công ty, ông không thành công vì quy trình chưa hoàn thiện. Phương pháp sao chép phổ biến lúc bấy giờ là giấy than hoặc máy sao chép thủ công, và không ai nghĩ đến việc sử dụng thiết bị điện tử. Từ 1939 đến 1944, Carlson không thành công trong việc tiếp thị phát minh của mình cho hơn 20 công ty, bao gồm IBM và General Electric, vì họ không tin vào tiềm năng của máy photocopy.

Năm 1944, Battelle Memorial Institute ở Columbus, Ohio, ký hợp đồng với Carlson để cải tiến quy trình chụp ảnh điện của ông. Trong 5 năm sau đó, viện tiến hành thí nghiệm để hoàn thiện quy trình. Năm 1947, Haloid Corporation, một công ty sản xuất giấy ảnh nhỏ tại New York, đã xin giấy phép từ Battelle để phát triển và tiếp thị máy sao chép dựa trên công nghệ mới.

Haloid cảm thấy thuật ngữ 'electrophotography' quá phức tạp và không phù hợp với thương hiệu. Sau khi tham khảo ý kiến từ một giáo sư ngôn ngữ cổ điển tại Đại học bang Ohio, Haloid và Carlson quyết định đổi tên thành 'xerography', có nghĩa là 'viết khô' trong tiếng Hy Lạp. Haloid đổi tên các máy photocopy thành 'Máy Xerox', và vào năm 1948, thuật ngữ 'Xerox' được đăng ký nhãn hiệu độc quyền. Tập đoàn Xerox chính thức ra đời vào năm 1961.

Năm 1949, Xerox Corporation giới thiệu mẫu máy photocopy xerographic đầu tiên, Model A. Đánh bại các đối thủ hàng đầu trong lĩnh vực máy tính như IBM, Xerox đã gặt hái thành công lớn. Ở Bắc Mỹ, việc sao chép bằng máy photocopy thường được gọi là 'xeroxing'. Xerox đã cố gắng ngăn chặn từ 'Xerox' trở thành một thuật ngữ chung cho photocopy. Mặc dù 'Xerox' đã được ghi nhận như một từ đồng nghĩa với photocopy trong một số từ điển, Xerox Corporation thường yêu cầu điều chỉnh và khuyến khích việc không dùng 'Xerox' theo cách đó.

Vào đầu những năm 1950, Tập đoàn Radio Corporation of America (RCA) đã phát triển một phiên bản quy trình gọi là Electrofax. Quy trình này cho phép tạo ra hình ảnh trực tiếp trên giấy đã được phủ lớp đặc biệt và sử dụng mực phân tán trong chất lỏng để tái hiện hình ảnh.

Trong suốt thập niên 1960 đến 1980, Savin Corporation đã phát triển và bán các máy photocopy sử dụng mực lỏng theo công nghệ dựa trên các bằng sáng chế của công ty. Những máy photocopy này áp dụng công nghệ mực phân tán trong chất lỏng và đã được Savin Corporation đưa ra thị trường trong suốt giai đoạn này.

Trước khi máy photocopy xerographic trở nên phổ biến, các máy sao chép ảnh trực tiếp như Verifax của Kodak (dựa trên bằng sáng chế năm 1947) được sử dụng. Một vấn đề lớn với các công nghệ sao chép trước đây là chi phí vật tư cao: để tạo một bản sao từ máy Verifax vào năm 1969 mất khoảng 0,15 đô la Mỹ, trong khi việc sao chép bằng máy Xerox chỉ tốn khoảng 0,03 đô la, bao gồm cả giấy và công sức lao động. Ví dụ, máy Photostat, hoạt động bằng cách đưa tiền và có mặt trong một số thư viện công cộng vào cuối những năm 1960, tạo ra bản sao kích thước chữ cái với giá 0,25 đô la Mỹ mỗi bản, trong khi mức lương tối thiểu của một công nhân Mỹ là 1,65 đô la mỗi giờ; máy Xerox thường tính 0,10 đô la cho mỗi bản sao.

Vào thập niên 1960 và đầu những năm 1970, các nhà sản xuất máy photocopy xerographic đã tận dụng giá trị cao của việc sao chép và tiếp thị 'giấy đặc biệt' thiết kế riêng cho máy xerographic. Đến cuối những năm 1970, các nhà sản xuất giấy đã đưa yêu cầu 'hoạt động trơn tru trên máy xerographic' thành tiêu chí quan trọng cho hầu hết các thương hiệu giấy văn phòng.

Một số thiết bị được gắn mác máy photocopy đã sử dụng công nghệ phun mực hoặc film chuyển nhiệt thay thế cho quy trình trên trống drum. Một trong những lợi thế chính của máy photocopy so với các công nghệ sao chép trước đây là khả năng:

• Sử dụng giấy văn phòng thông thường (không cần xử lý đặc biệt).
• Thực hiện sao chép hai mặt (duplex).
• Tự động quét nhiều trang với bộ nạp tự động (ADF).
• Cuối cùng, có thể sắp xếp và/hoặc ghim chặt các bản sao.

Máy photocopy màu

Vào những năm 1950, mặc dù mực màu đã được sử dụng trong máy photocopy, nhưng máy sao chép đa màu chỉ xuất hiện trên thị trường vào năm 1968. 3M đã giới thiệu máy photocopy Color-in-Color, sử dụng công nghệ hấp phụ thuốc nhuộm thay vì công nghệ tĩnh điện truyền thống. Đến năm 1973, Xerox đã giới thiệu máy photocopy màu tĩnh điện đầu tiên (máy 6500). Việc sao chép màu gây lo ngại cho các chính phủ do khả năng làm giả tiền và các tài liệu khác. Để biết thêm chi tiết, tham khảo phần về vấn đề làm giả.

Công nghệ số

Máy photocopy hiện đại ngày càng chuyển sang công nghệ số thay vì công nghệ analog cũ. Trong hệ thống sao chép số, máy photocopy thực chất kết hợp giữa bộ quét hình ảnh và máy in laser. Điều này mang lại nhiều lợi ích, như tự động cải thiện chất lượng hình ảnh và khả năng 'xây dựng công việc' (quét các trang ảnh mà không cần in ngay lập tức). Một số máy photocopy số còn có thể hoạt động như máy quét tốc độ cao, thường hỗ trợ gửi tài liệu qua email hoặc lưu trữ trên máy chủ tệp.

Một lợi ích quan trọng của công nghệ máy photocopy số là khả năng 'sắp xếp tự động'. Ví dụ, khi sao chép 20 bộ tài liệu 20 trang, máy photocopy số chỉ cần quét mỗi trang một lần và sử dụng dữ liệu đã lưu để tạo ra 20 bộ. Ngược lại, máy photocopy analog sẽ quét mỗi trang 20 lần (tổng cộng 400 lần quét) để tạo ra từng bộ một hoặc sử dụng 20 khay đầu ra riêng biệt cho 20 bộ.

Máy photocopy phân khúc thấp cũng sử dụng công nghệ số, nhưng thường kết hợp máy quét PC tiêu chuẩn với máy in phun mực hoặc máy in laser phân khúc thấp, chậm hơn nhiều so với các máy photocopy cao cấp. Tuy nhiên, máy quét phun mực phân khúc thấp có thể cung cấp sao chép màu với chi phí ban đầu thấp hơn, nhưng chi phí sao chép mỗi bản cao hơn nhiều. Các máy quét/in kỹ thuật số kết hợp cũng có thể tích hợp chức năng fax và được coi là máy in đa chức năng.

Cấu trúc

Trống, phần quan trọng nhất của máy photocopy, được làm từ nhôm phủ lớp chất bán dẫn như selen. Nhôm dẫn điện tốt, trong khi selen chỉ dẫn điện khi có ánh sáng. Trống gần một điện cực gọi là điện cực trống.

Nguyên lý hoạt động

Quá trình hoạt động của máy photocopy có thể được chia thành các bước như sau:

• Tích điện cho trống: Khi trống quay, nó tiếp xúc với điện cực trống dương, làm mặt trống nhiễm điện dương.
• Hiện ảnh trên trống: Trống phủ lớp quang dẫn, chỉ dẫn điện khi ánh sáng chiếu vào. Ban đầu, trống được tích điện cùng chiều với mực, rồi laser chiếu vào làm trung hòa ở những chỗ sáng, giúp mực bám chỗ đó, còn lại bề mặt trống đẩy mực tạo nét in rõ ràng.
• Phun mực vào trống: Mực bột đen nhiễm điện âm sẽ bám vào chỗ nhiễm điện dương trên mặt trống.
• Chuyển mực từ trống sang giấy: Giấy đi qua điện cực giấy dương, hút mực từ trống và chuyển sang giấy.
• Chuyển qua bộ phận làm nóng: Trang giấy qua bộ phận này để làm cho mực chảy và kết dính vào giấy.

Photocopy ướt

Kỹ thuật photocopy với chất phát triển lỏng được Ken Metcalfe và Bob Wright từ Defence Standards Laboratory tại Adelaide phát triển vào năm 1952. Tuy nhiên, việc áp dụng thực tế bắt đầu từ năm 1967. Hình ảnh từ phương pháp 'photocopy ướt' không bền như hình ảnh từ mực khô, không phụ thuộc vào tính axit của chất phát triển lỏng.

Nhận dạng chữ viết

Máy in và máy photocopy có thể nhận diện qua những lỗi nhỏ trong bản in, tương tự như cách nhận dạng chữ viết từ máy đánh chữ. Những lỗi trong cơ chế mực và giấy có thể gây sọc màu, tiết lộ thông tin về các đặc tính cơ khí của máy. Phân tích sản phẩm in giúp xác định nhà sản xuất, thương hiệu, và đôi khi máy in cụ thể bằng cách so sánh các sản phẩm.

Một số máy in màu và photocopy chất lượng cao có khả năng nhúng thông tin vào trang in qua các mẫu chấm màu vàng tinh tế, gần như không thấy được. Các công ty như Xerox và Canon thực hiện kỹ thuật này. Electronic Frontier Foundation (EFF) đã phát hiện máy in Xerox DocuColor mã hóa số sê-ri, ngày và giờ bản in vào mẫu chấm nhỏ 8x15 trong kênh màu vàng. EFF đang nỗ lực giải mã các máy in khác và báo cáo rằng chính phủ Hoa Kỳ yêu cầu các công ty áp dụng biện pháp theo dõi hàng giả, đồng thời EFF đã yêu cầu Đạo luật Tự do Thông tin để đánh giá ảnh hưởng đến quyền riêng tư.

Vấn đề bản quyền

Việc sao chép tài liệu có bản quyền như sách hay bài báo khoa học phải tuân theo quy định pháp luật tại hầu hết các quốc gia. Đây là một thực tế phổ biến vì chi phí mua sách chỉ để xem một phần nhỏ có thể rất cao. Nguyên tắc 'sử dụng hợp lý' (ở Mỹ) hoặc 'sử dụng hợp lý' (ở các quốc gia theo Công ước Bern) quy định rõ việc sao chép cho các mục đích cụ thể.

Tại một số quốc gia như Canada, nhiều trường đại học thu phí bản quyền cho mỗi bản sao photocopy thực hiện tại các máy photocopy của trường và trung tâm sao chép. Các tổ chức thu thập bản quyền từ doanh thu sao chép và phân phối cho các nhà xuất bản học thuật. Ở Mỹ, việc sao chép các tài liệu, đồ họa và thông tin khác, gọi là 'readers', thường được yêu cầu trong các lớp học đại học. Giảng viên hoặc trung tâm sao chép phải xin phép bản quyền cho từng bài viết trong 'reader' và ghi rõ nguồn gốc.

Vấn đề sức khoẻ

Một vấn đề quan trọng với máy photocopy là tiếp xúc với tia cực tím. Ngày trước, máy photocopy dùng nguồn sáng xanh lá cây được lọc để phù hợp với bề mặt quang dẫn, giúp loại bỏ tia cực tím hoàn toàn. Hiện nay, với nhiều nguồn sáng khác như đèn huỳnh quang, đèn halogen hoặc đèn flash xenon, tia cực tím từ 325 đến 400 nanomet vẫn có thể truyền qua thủy tinh máy và tiếp xúc với tài liệu.

Một số người lo lắng về việc máy photocopy phát thải chất ôzôn và khói từ bột mực do sử dụng chất selen trong quá trình hoạt động, dẫn đến những vấn đề về môi trường.

Lừa đảo tiền giả

Để chống lại nguy cơ sử dụng máy photocopy màu để làm giả tiền, nhiều quốc gia đã áp dụng công nghệ bảo vệ tiền tệ như dấu nước, in chữ nhỏ, hologram, dải an ninh nhỏ và mực đổi màu theo góc nhìn. Một số máy photocopy còn có phần mềm đặc biệt để ngăn chặn việc sao chép tiền có mẫu đặc biệt gọi là chòm sao EURion.

Việc sao chép màu còn gây ra lo ngại về việc làm giả các tài liệu quan trọng như giấy phép lái xe và bằng cấp đại học. Một số giấy phép lái xe có hình ảnh ba chiều và bảng điểm, bằng cấp có dấu nước chống sao chép giúp nhận biết bản sao giả từ bản gốc.

Ghi chú

Đọc thêm thông tin

• R. Schaffert: Electrophotography. Focal Press, 1975
• Owen, David (tháng 8 năm 2004). Copies in Seconds: How a Lone Inventor and an Unknown Company Created the Biggest Communication Breakthrough Since Gutenberg: Chester Carlson and the Birth of the Xerox Machine. New York: Simon & Schuster. ISBN 0-7432-5117-2.