Langkah awal dalam proses fotokopi adalah pengisian muatan positif pada permukaan drum menggunakan corona wire—kawat tipis yang dialiri tegangan tinggi. Hasilnya, seluruh permukaan drum bermuatan positif dan siap menerima pola gambar dari dokumen asli.
Pantulan cahaya tersebut diarahkan melalui cermin dan lensa menuju drum fotokonduktor. Ketika cahaya mengenai permukaan drum, bahan fotokonduktor kehilangan kemampuannya menahan muatan—muatan positif di area itu hilang karena efek fotolistrik internal. Akibatnya, hanya bagian gelap dari dokumen (yang tidak terkena cahaya) yang tetap bermuatan positif.
Proses ini membentuk citra elektrostatik dari dokumen pada drum, layaknya bayangan listrik dari gambar aslinya.
Serbuk Toner dan Gaya Coulomb
Berikutnya, mesin menyalurkan serbuk toner bermuatan negatif ke permukaan drum. Toner akan tertarik dan menempel hanya pada area yang masih bermuatan positif. Gaya yang bekerja di sini adalah gaya Coulomb, yaitu gaya tarik menarik antara dua muatan berbeda jenis:
Pemindahan ke Kertas dan Pemanasan
Kertas kosong yang akan menerima hasil salinan diberi muatan negatif melalui transfer corona. Karena muatan kertas lebih kuat, toner berpindah dari drum ke permukaan kertas.
Namun, toner hanya menempel secara sementara. Oleh karena itu, kertas dilewatkan melalui unit pemanas (fuser)—dua rol logam yang sangat panas (sekitar 180–200°C). Panas ini menyebabkan partikel toner (berbahan plastik halus dan pigmen) meleleh dan menempel permanen pada kertas.
Dalam tahap ini terjadi perpindahan kalor secara konduksi (dari rol ke kertas dan toner) dan sebagian radiasi termal untuk membantu proses pemanasan merata.
Tahap Akhir: Pembersihan dan Netralisasi
Setelah toner berpindah ke kertas, permukaan drum masih mungkin menyisakan sedikit partikel toner dan muatan listrik. Mesin kemudian menjalankan pembersihan mekanis menggunakan pisau pembersih dan penyinaran untuk menetralisir sisa muatan sehingga drum siap digunakan kembali pada proses berikutnya.
| Konsep Fisika | Aplikasi dalam Mesin Fotokopi |
|---|---|
| Elektrostatika | Pengisian dan distribusi muatan pada drum fotokonduktor |
| Fotokonduktivitas | Perubahan konduktivitas drum saat terkena cahaya |
| Efek Fotolistrik Internal | Hilangnya muatan positif saat permukaan drum disinari |
| Gaya Coulomb | Tarikan toner bermuatan negatif ke area drum bermuatan positif |
| Optika Geometris | Pemantulan dan pembiasan cahaya untuk membentuk bayangan dokumen |
| Konduksi dan Radiasi Panas | Pelelehan toner oleh rol pemanas (fuser) |
| Gerak Mekanik dan Listrik Dinamis | Sinkronisasi pergerakan drum, kertas, dan lampu secara otomatis |
Mesin fotokopi adalah hasil penerapan cerdas dari berbagai cabang ilmu fisika: elektrostatika, optika, dan termodinamika. Ia bekerja dengan mengubah energi cahaya menjadi pola muatan listrik, lalu mengubah pola tersebut menjadi cetakan fisik dengan bantuan panas. Setiap salinan yang dihasilkan merupakan bukti nyata bahwa hukum-hukum fisika dapat diwujudkan dalam teknologi praktis yang membantu kehidupan manusia sehari-hari.
- Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2014). Fundamentals of Physics (10th Edition). Wiley.
- Tipler, P. A., & Mosca, G. (2008). Physics for Scientists and Engineers (6th Edition). W.H. Freeman.
- Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Principles of Physics: A Calculus-Based Text. Cengage Learning.
- HowStuffWorks. (2023). How Photocopiers Work. [Online] Available at: https://science.howstuffworks.com/photocopier.htm
- Canon Global. (2022). The Physics Behind the Photocopier. Canon Technical Library.
- Encyclopedia Britannica. (2023). Xerography and Photocopier Technology. https://www.britannica.com/technology/xerography
