Xerographie - Die Erfindung von Chester F. Carlson
Chester F. Carlson und seine Erfindung der Xerographie
Chester F. Carlson und seine Erfindung der Xerographie
Chester F. Carlson *8.2.1906 +19.9.1968.
Die Xerographie wurde von Chester F. Carlson, Physiker und Patentanwalt, erfunden. Das Wort Xerographie leitet sich im übrigen aus den griechischen Wörtern xeros für "trocken" und graphein für "schreiben" ab.
Chester Carlson, der sein Physikstudium durch Gelegenheitsarbeiten finanzierte, erlangte seinen Abschluss zur Zeit der Weltwirtschaftskrise. Er hatte keinen Job und dazu noch 1400 Dollar Schulden. Mit der Zeit fand er eine Anstellung in der Patentabteilung einer Elektrofirma. Dort beobachtete er, wie die Patentschriften mühselig abgetippt wurden und die Zeichnungen in teure Kopieranstalten geschickt werden mussten. Im Kopf von Carlson entstand die Idee von der Kopie auf Knopfdruck. Es würde alles viel schneller und einfacher gehen.
Im Jahre 1935 begann Carlson in seiner Freizeit, neben Beruf und juristischem Abendstudium, sich intensiv mit der Idee, Schrift und Bild von einem Blatt Papier auf das andere zu übertragen. Seine Forschungen führten ihn schließlich in den Bereich der Elektrostatik. 1937 erhielt er ein Patent auf ein "Elektrophotographie" genanntes Verfahren. Nun musste Carlson die Theorie nur noch in die Praxis umsetzen.
Er errichtete im New Yorker Vorort Astoria ein Behelfslabor. In diesem entstand am 22.10.1938 die erste Schriftübertragung nach dem xerographischen Verfahren: Eine mit Schwefel beschichtete Metallplatte wurde durch Reibung mit einem Taschentuch elektrisch aufgeladen. Die Metallplatte wurde nun von einer Lampe belichtet. Zwischen der Lampe und der Metallplatte befand sich eine Glasplatte, die den aus Tinte bestehenden Schriftzug "Astoria 10-22-38" trug. Nachdem die Platte belichtet wurde, bestreute man sie mit Lycopodium (Bärlappsamen) - der Schriftzug wurde auf der Platte sichtbar. Das Lycopodium wurde nun auf ein über die Metallplatte gelegtes Wachspapier übertragen.
Das eingereichte Patent von Chester F. Carlson
Carlson war der Kopiermaschine einen Schritt näher gekommen. Er fing an, finanzstarke Förderer für das Projekt zu finden, doch er stieß auf, wie er sich äußerte, "ein geradezu enthusiastisches Maß an Desinteresse". Im Jahre 1944 war das Batelle Memorial Institut in Ohio bereit, die Erfindung nach Abtretung von 60% aller eventuell zu erzielenden Erträge zu fördern und Entwicklungsarbeiten zu übernehmen. Das Geld des Instituts reichte allerdings nicht aus und Carlson war gezwungen, noch 5000 Dollar beizusteuern.
Am 22.10.1948, genau 10 Jahre nach der ersten xerographischen Kopie, stellte das Batelle-Institut und Haloid Co., Vorgänger von Xerox, der eine begrenzte Lizenz für die kommerzielle Nutzung erworben hatte, das xerographische Verfahren auf der Tagung der Optical Society vor. Zwei Jahre später kam dann der erste xerographische Kopierer mit dem Namen "Model A" auf den Markt.
Wie funktioniert das Xerographische Verfahren?
Obwohl sich die Kopiergeräte über die Jahre entscheidend verändert haben, ist die Technik des Kopierens vom Prinzip her gleichgeblieben. Es sind sechs Schritte, die bei einem Kopiervorgang ausgeführt werden müssen
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1. Aufladen |
Als erstes wird eine Selenplatte elektrostatisch aufgeladen. In heutigen Kopierern werden selenbeschichtete, rotierende Trommeln verwendet. Selen ist ein Halbleiter und hat die Eigenschaft, bei Licht leitend und bei Dunkelheit ein Isolator zu sein. Die Aufladung der Selenplatte geschieht durch einen speziellen Draht, den Korotrondraht. Dieser lädt mit einer Spannung von 7000 Volt die Selenplatte auf. Die Ladung kann nun recht lange gehalten werden, wenn die Selenplatte bei Dunkelheit aufgeladen wurde.
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2. Belichten |
Als nächstes wird das Original durch ein optisches System gespiegelt auf die Selenplatte projiziert. Das Original reflektiert nur an seinen hellen Stellen das Licht und entlädt so nur die hellen Stellen des Originals auf der Selenplatte. Das abgelichtete Bild ist nun, für das menschliche Auge unsichtbar, in Form von positiven Ladungen auf der Selenplatte abgebildet.
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3. Entwickeln |
Zum Entwickeln braucht man natürlich einen Entwickler. Dieser besteht bei der Xerographie aus einem Träger, der mit Toner behaftet ist. Als Träger wird Quarzsand oder Glas- bzw. Stahlkügelchen verwendet, die mit einer Kunststoffschicht überzogen sind. Der Toner ist thermoplastisch, d.h. der Toner ist unter Hitzeeinwirkung verformbar. Durch die Reibung bei der Mischung dieser beiden Komponenten, Träger und Toner, laden sich diese auf: der Toner negativ und der Träger positiv. Der Entwickler wird nun über die Selenplatte gleichmäßig verstreut. Da die Selenplatte stärker geladen ist als der Träger des Entwicklers, bleibt der Toner an den geladenen Stellen der Selenplatte haften. Diesen Vorgang nennt man Kaskadieren. Das Bild ist nun sichtbar, aber noch locker. Es liegt praktisch nur eine Staubschicht auf der Selenplatte.
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4. Übertragen |
Der Toner, der das Abbild des Originals auf der Selenplatte darstellt, muss nun auf Papier übertragen werden. Dazu wird, wie die Selenplatte zuvor, das Papier positiv durch ein Korotron aufgeladen, und zwar so stark, dass es den Toner von der Selenplatte lösen kann. Das Papier nimmt nun den Toner auf. Das Bild ist jetzt noch verwischbar: Der Toner muss fixiert werden.
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5. Fixieren |
Der Toner ist, wie oben schon erwähnt, thermoplastisch. Das Papier wird nun erhitzt, damit der Toner weich wird und mit dem Papier verschmilzt. Die xerographische Kopie ist nun für unbegrenzte Zeit haltbar.
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6. Reinigen |
Bei der Übertragung des Toners von der Selenplatte auf das Papier bleibt immer ein kleiner Rest Toner auf der Selenplatte zurück. Die Platte muss für den nächsten Kopiervorgang gereinigt werden, damit man keinen Schatten der vorigen Kopie erhält. Dazu wird nun mit einem negativen Korotrondraht die Selenplatte entladen und der restliche Toner wird durch eine weiche Bürste entfernt.
Quelle: Xerox.de
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