カールソンは静電気と乾式粉体で複写し、湿式薬品を使わなかった

1930年代、文書の複写といえば通常は写真撮影を意味していた。ネガを撮り、それを焼き付けるもので、湿式薬品と暗室と時間を要した。弁理士であったチェスター・カールソンは、人々がページを素早く安価に複写する方法をどれほど必要としているかを目の当たりにし、それを実現しようと取り組んだ。彼は写真プロセスを改良しようとするのではなく、まったく別の原理を探し求めた。

彼の着想は、写真技術と静電気を組み合わせることであった。アモルファスセレンのような材料は光導電体であり、暗所では電荷を保持し、光が当たった場所では電荷を導いて逃がす。カールソンは表面を帯電させ、ページの像をそこに投影すると、白い領域は電荷を失い、暗い像の領域は電荷を保持したままになり、電荷でできた目に見えない潜像がページ上に残る。

その像を可視化するために、彼はプレートに逆極性の電荷を持つ微細な粉体であるトナーを振りかけた。トナーは潜像の帯電した領域にのみ付着した。次に紙をプレートに押し当て、熱を加えて粉体を定着させた。プロセス全体は乾式であり、液体薬品も暗室も不要で、わずかな工程と数秒で複写を作り出した。

彼はこのプロセスについて米国特許第2,297,691号を取得した。彼はこれを電子写真と呼び、後にギリシャ語で「乾いた書き方」を意味するゼログラフィーと改名された。これは1942年10月6日のことであった。十数社以上がこのアイデアを断ったが、後にゼロックスとなるハロイド・フォトグラフィック社がこれを引き受け、オフィス用複写機へと発展させた。

光導電体が電荷を保持し、トナーが付着する

写真による複写には湿式薬品、暗室、そして時間のかかるネガからプリントへのプロセスが必要であった。

光導電体は暗所で静電荷を保持し、光が当たった場所でそれを散逸させ、ページを電荷として符号化する。

逆極性のトナーは残った帯電領域にのみ付着し、潜像を可視化する。

加熱により粉体が紙に融着し、消耗反応を伴わない乾式の永久的な複写が残る。

プロセスが消耗反応に依存するために遅い場合には、電荷のような可逆的な物理状態を用いて同じ情報を符号化し読み取ればよい。

カールソンは1942年に電子写真について米国特許第2,297,691号を付与されたが、十数社以上が彼を断った。1946年にハロイド・フォトグラフィック社がこれを引き受け、自動化プロセスの構築にはほぼ18年を要し、その突破口はセレン被覆ドラムであった。1960年に発売されたゼロックス914は初の自動普通紙複写機であり、ハロイド／ゼロックスをオフィスの定番とした。同じプロセスが今日のほとんどの複写機およびレーザー・LEDプリンターの基礎となっている。