Edison a travaillé très tôt sur les questions de transmission des images. Lorsque le 26 octobre 1896 il présente au New York World [1] la nouvelle version de son télégraphe autographique, il indique qu'il a interrompu ses premières recherches sur ce projet lorsque le téléphone est arrivé (donc en 1876). Différents documents témoignent de ses travaux sur un télégraphe autographique (autographic telegraph ou autographic printing telegraph, désigné dans la nomenclature contemporaine comme facsimile telegraph).
Son biographe Paul Israel a décrit ses premières démarches sur le sujet. Il note également qu’une des caractéristique initiale du télégraphe autographique, la combinaison du cylindre et du stylet d autographique se retrouve dans les inventions successives :
« La forme cylindre-stylet, déjà présente dans ses dessins de télégraphe fac-similé de 1868, par exemple, se retrouve dans la télégraphie automatique au début des années 1870, dans l'électromotographe au milieu des années 1870, dans le phonographe original en 1877 et dans sa première conception des images animées en 1888. » [2]
Toujours selon Paul Israel, l'intérêt particulier d'Edison pour la transmission des caractères chinois pourrait provenir de la visite très médiatisée d'une délégation chinoise à Boston en août 1868. Cette visite fut organisée par Anson Burlingame (voir note 4), qui avait récemment obtenu du gouvernement chinois un contrat pour que la East India Telegraph Co., une entreprise américaine, relie plusieurs des principaux ports maritimes de Chine par câble. [3]
Dans une lettre du 6 décembre 1868 à John Duzer [4], Edison décrit son projet. "Mon système est différent et, je pense, supérieur, car il permet de transmettre des messages sans aucune préparation préalable — n’importe quelle écriture ordinaire à l’encre ordinaire, n’importe quel dessin, signature ou document existant peut être envoyé tel quel." Il considérait que l'appareil qui allait proposer serait supérieur aux précédents sur six points : indépendance des mouvements de synchronisation, caractère pratique, simplicité, rapidité, pas d'opérateur intermédiaire et pas de préparation des messages. Plutôt que des systèmes mécaniques de synchronisation, il pensait pouvoir atteindre cet objectif par des relais polarisés, un concept qu'il avait inventé pour son système de transmission télégraphique. Il pense que le système permettra l'envoi de 125 messages par heures et que chaque équipement coutera 200 $. Il demande un investissement de 500 à 800 dollars et une année de travail.
En 1870, deux investisseurs de la Gold & Stock Telegraph Company (dont Edison était employé comme inventeur) ont financé son travail sur l'autographic telegraph en plus de son salaire en développer un système concurrent de celui de Morse et étendre leurs activités à Constantinople. Les 3000 $ lui permirent de louer une pièce et d'acheter des outils pour développer cet appareil, basé sur le pantélégraphe de Caselli. Ce type de recherche était dans l'air du temps. Différents inventeurs européens avaient développé les systèmes de Bain, Bakewell et de Caselli, Lenoir, 1865-1866, Meyer, 1869, d'Arlincourt, 1872). Un contemporain et concurrent d'Edison, William E. Sawyer a breveté un "Automatic and autographic telegraph and circuit" en 1875. En France, la base des archives de l'INPI permet d'identifier pas moins de 23 brevets attribués entre 1876 et 1880 pour des projets de télégraphes autographiques, dont deux attribués à Sawyer et un à des mandarins chinois pour un projet adapté à la transmission des caractères chinois. Edison n'a pas déposé de brevet spécifique sous ce nom exact car il s'agissait souvent d'améliorations sur des systèmes existants (comme le pantélégraphe de Caselli, déjà breveté en 1861-1865).
En février 1870, un contrat est passé entre Edison Elizabeth, George B Field Elisha W Andrews pour le développement du télégraphe autographique [5]. Cet appareil doit
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Égaler la vitesse moyenne du Morse.
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Être simple, fiable et pratique.
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Transmettre des caractères hiéroglyphiques, de la sténographie et des messages dans n'importe quelle langue écrite.
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Transmettre des photographies au trait.
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Avoir une vitesse supérieure à la vitesse moyenne du Morse et transmettre des télégrammes.
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Ne nécessiter aucune préparation complexe du message à envoyer.
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Déposer des copies à n'importe quel point de circuits non excessivement longs.
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Être capable de retransmettre à partir d'une bande chimique.
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Ne pas enfreindre de brevet en vigueur aux États-Unis.
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Posséder un brevet américain clair et positif.
Le contrat prévoit qu’Edison cèdera les deux tiers de son intérêt dans son invention. Les parties de la seconde partie conviennent de verser à la partie de la. Il recevra la somme de trois mille dollars et ses partenaires devront fournir une chambre confortable à un loyer n'excédant pas dix dollars par mois, ainsi que tous les outils et machines nécessaires à la réalisation des expériences et à la construction desdits appareils. Le coût des outils ne devra pas dépasser quatre cents dollars (400 $). Les partenaire financeront l’emploi d’un technicien jusqu'à l'achèvement desdits instruments, pour une durée maximale de six mois. Elles devront également prendre en charge les frais de construction et les dépenses accessoires.
Le 8 février 1871, un correspondant d’Edison, Daniel Craig, de l’automatic Telegraph, lui signale l’intérêt des autorités turques pour un télégraphe autographique.[6]
Les travaux sur le télégraphe autographique ne semblent avoir repris qu’après le contrat passé avec la Western Union. Pour la Western Union, Edison travaille en 1875-1876 sur le quadruplex, manifeste également un intérêt pour le télégraphe autographique d'Edison, qui permettrait de transmettre des dessins, des cartes, des signatures, etc.
Les travaux d’Edison sur le stylo électrique (electrical pen) paraissent avoir ravivé son intérêt pour le télégraphe autographique. [7] Le 30 octobre 1875 est rédigé un "Draft Caveat" intitulé Facsimile Telegraphy, qui comprenait de fait l'intégration d'idées et de techniques issues du stylo, de l'électromotographe et de la télégraphie automatique et acoustique.[8]
L’invention est présentée comme comprenant:
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Le procédé de transmission à partir du manuscrit original.
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Le procédé de déplacement synchrone des différentes parties des appareils d'émission et de réception.
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Le procédé de manipulation des ondes de courant pour obtenir une écriture claire et distincte.
Edison a signé ce Caveat le 11 novembre et l'a déposée le 29 novembre 1875.
La délivrance du brevet semble avoir tardé en raison des brevets obtenus par Sawyer, pour qui Edison avait un profond mépris, comme il l’exprime dans une lettre à Frédéric Royve le 16 mai 1876.
«Concernant ce misérable Sawyer, je n'ai jamais cru un mot de ce qu'il a dit. Ce n'est qu'un tas de miasmes sous pression. Il a ses deux machines Autographic connectées, posées sur une table et reliées par une tige et un engrenage conique sous la table, pour obtenir la synchronisation. Du moins, c'est ce qu'on m'a dit.» [9]
En septembre 1876, dans son Notebook, Edison envisage d'utiliser un pantographe relié à un stylet électrique pour perforer les messages à transmettre par le télégraphe électronique.
Le 5 juillet 1877, Edison rédige un note technique avec de nouvelles hypothèses d’utilisation du stylo électrique.[10]
En mai 1878, Edison engage Patrick Kenny, ancien superintendant de la Gold ans Stock Telegraph Company, pour développer le télégraphe autographique. [11] Celui-ci avait apparemment déjà travaillé lui-même sur un tel projet et Edison, intéressé par une collaboration l’a approché par l’intermédiaire de E.W. Andrews, Président de l’American District Co. Et directeur de l’American Speaking Telephone Co. Kenny a travaillé sur le projet durant le mois de juillet chez lui, a produit le premier appareil à la mi-septembre [12] et a finalement rejoint Menlo Park en décembre. [13]
Des bandes de test qui datent probablement de septembre se trouvent dans Cat.1032 :118 (TAEM 27 :912).
Les discussions semblent avoir été laborieuses en ce qui concerne la rémunération de Kenny. Le 16 décembre, Andrews envoie à Edison une lettre agacée : Edison a annulé différents rendez-vous avec lui, a reconnu que les expériences avaient été des échecs et s’est déclaré prêt à les continuer à ses propres dépenses. Il lui fait remarquer que le contrat n’est pas clôturé, que Kenney a produit un appareil susceptible de perfectionnement et que la Western Union et lui-même sont prêts à continuer à financer les expériences, sous réserve de contrôler l’invention. Il souhaite sortir l’affaire de son statut incertain et l’assure de sa confiance dans le succès final.[14]
Dans une lettre d’Edison à Hamilton Twombly, membre du conseil de la Western Union Edison affirme que les prétentions d’Andrews sont frauduleuses et qu’un brevet reviendrait à Kinney, lui-même et la W.U. Telegraph Company. Twombly lui répond le même jour avec une lettre rassurante. Le 26 décembre, Norvin Green, le Président de la Western Union lui envoie également une lettre rassurante et qu’il est prêt à recommander avec enthousiasme un certaine dépense dans le développement de ce qui peut être considéré comme précieux dans l’appareil autographique.
Avec son associé le mécanicien Patrick Kenny, Edison construisit deux machines et déposa un brevet en 1881. Le brevet fut obtenu en 1881 en Grande-Bretagne le 19 juillet (No. 3,140), en Belgique le 15 septembre (No. 55,623) en France le 3 novembre ("Perfectionnements apportés aux télégraphes fac-similés" No. 144,646). Aux Etats-Unis, il ne fut accordé que le 19 juillet 1892 (479,184). [15]
L'appareil présenté à l’Exposition internationale d’électricité de Paris
Kenny présenta l'appareil à l'Exposition universelle de Paris de 1881. Selon La Nature [16], le télégraphe autographique d'Edison, "se distingue de ses devanciers par la disposition toute spéciale du transmetteur. L'ensemble du système comprend deux appareils identiques qui fonctionnent toujours simultanément, l'un pour transmettre, l'autre pour recevoir. A la partie supérieure se trouve un cylindre à axe vertical. Les deux cylindres tournent synchroniquement, ils sont actionnés par un moteur électrique placé à la partie inférieure et réglés par un pendule conique et des dispositions spéciales qu'il serait trop long de décrire. Le cylindre du récepteur porte une feuille de papier chimique comme dans les appareils Backwell et Caselli.
Arrivons maintenant au transmetteur. La dépêche à expédier est écrite, non pas avec une encre grasse, mais avec un crayon ordinaire un peu dur, sur une feuille de papier un peu mou. L'écriture produit alors un gaufrage qui servira en quelque sorte de cliché expéditeur. La feuille de papier ainsi écrite est roulée sur le cylindre du transmetteur. Sur ce cylindre transmetteur se promène en spirale, par le fait de la rotation du cylindre, une petite lame très étroite percée en son milieu d'un trou par lequel passe une petite pointe en acier. Tant que le système sera en regard des parties unies, sans gaufrages, la pointe sera au même niveau que la petite lame, mais chaque fois que cette pointe se trouvera en regard d'un creux, elle descendra dans ce creux, il y aura donc déplacement mécanique relatif de la lame et de la pointe chaque fois qu'elle rencontrera un gaufrage. C'est là le secret de l'autographique d'Edison. Ce déplacement est utilisé pour produire un contact électrique convenable, envoyant un courant dans la ligne au poste récepteur qui produit une trace bleue, chaque fois et tout le temps que la pointe est dans le gaufrage. Le perfectionnement consiste donc, ici surtout, dans la simplification de l'écriture et dans la manière ingénieuse d'utiliser les gaufrages pour produire l'impression."
L'Appleton Encyclopdia donne une présentation positive de l'appareil [17] :
"Le télégraphe autographe d'Edison présente plusieurs avantages par rapport aux autres appareils de sa catégorie, le principal étant que l'expéditeur n'a aucune difficulté à préparer son message, contrairement à ce qui se passe lorsqu'il doit l'écrire avec une encre épaisse et grasse, ou d'autres matériaux inhabituels. L'appareil d'Edison se compose de deux instruments parfaitement identiques, chacun contenant deux cylindres tournant de manière synchrone, actionnés par des moteurs électriques et régulés par des pendules coniques disposés de façon à être parfaitement synchronisés. Une feuille de papier préparé chimiquement est enroulée sur le cylindre du récepteur. Le message est écrit sur du papier doux avec un crayon à mine assez dure. Une plaque étroite se déplaçant lentement le long du cylindre est percée d'un trou dans lequel s'insère une pointe en acier. Cette pointe parcourt toute la feuille de papier en spirale. Sur le papier lisse, elle est au niveau de la surface inférieure de la plaque, mais lorsqu'elle dépasse la marque du crayon, elle tombe dans la rainure du papier. Ce déplacement de la pointe sert à produire un contact électrique et à envoyer un courant à l'autre extrémité, où une marque bleue est apposée sur le papier du récepteur à chaque fois, et ce tant que la pointe métallique se trouve dans la rainure enfoncée du crayon."
De même, selon La Nature, "le fonctionnement de l'appareil à l'Exposition est des plus satisfaisants. De nombreux visiteurs le mettent chaque jour à contribution et remportent chez eux des spécimens de leur écriture, reproduits sous leurs yeux en quelques minutes par l'ingénieux télégraphe autographique d'Edison."
Cependant craignant un échec commercial, Kenny refusa de faire la démonstration du système sur une ligne télégraphique entre Paris et Bruxelles. Après une description détaillée de l'appareil dans La Lumière électrique, le chroniqueur de Magneville conclut: "Nous ne croyons pas que ce système, plus que les autres, soit susceptible d'une application pratique; c'est une nouvelle solution du problème, rien de plus, et nous ne pensons pas d'ailleurs qu'il ait été expérimenté en ligne."[18].
A l'Exposition de Paris, l'appareil de téléphotographie recourant au sélénium de Shelford Bidwell retiendra beaucoup plus l'attention que le télégraphe autographique d'Edison et Kenny.
Dans leur Handbuch der Phototelegraphie und Telautographie (1911, 103-104), Korn et Glatzel confirment "comme les résultats antérieurs obtenus par Caselli et Meyer étaient généralement connus en France, l'appareil ne suscita pas le même intérêt à l'Exposition universelle de Paris de 1881 que le télégraphe électronique à la Bonelli, exposé en même temps par Edison, qui utilisait cinq lignes."
Edison et Kenny continueront à travailler sur un projet de télégraphe autographique jusqu’en décembre 1882 [19], mais il faudra attendre 1896 pour qu'ils présentent une nouvelle version améliorée.
[1] Article dans The New York World, 26 October 1896 ; repris in “Drawing by Wire", Boston Evening Transcript, 26 October 1896
[2] ISRAEL, P., Edison, 1998, pp. 43-45 ; The Papers of Thomas A. Edison, vol.1 , p. xxxiv.
[3] Ibid . p. 84
[4] Ibid, pp. 90-95
[5] Ibid, p. 155-156
[6] Ibid, 249-250.
[7] The Papers of Thomas A. Edison, vol. 2, p.582
[8] Ibid., p.582, p.612-621.
[9] The Papers of Thomas A. Edison, vol. 3, p.25
[10] Ibid, pp.419-429
[11] The Papers of Thomas A. Edison, vol.4, p. 260, p.283-284,
[12] Ibid., p. 376
[13] Ibid, pp. 405-406
[14] Ibid., pp. 702-793
[15] T.A.EDISON ET P. KENNY, Facsimile Telegraph, US Patent 479 184
[16] « Le télégraphe autographique d’Edison », La Nature, 5 novembre 1881, pp. 353-354
[17] « Exhibition of Electricity of Paris », Appletons' annual cyclopædia and register of important events of the year 1881 , 1882, p. 256)
[18] DE MANGEVILLE, «Télégraphe autographique de M. Edison», La Lumière électrique, 24 décembre 1881 ; pp. 418-421
[19] Voir par exemple note du 2 avril 1882, The Papers of Thomas E. Edison, vol. 6, p. 451
Schéma du premier télégraphe autographique d'Edison (Lettre à John Duzer, 6 décembre 1868)
Source : Edison Papers, Rutgers
Description générale du fonctionnement de l'appareil de 1868
L’appareil émetteur comporte un cylindre tournant sur lequel on fixe solidement la page originale (par des pinces ou une légère colle). Un stylet ou pointe très fine, montée sur un bras mobile, suit la surface du papier ligne par ligne (de manière similaire à un pantographe ou un graveur). Ce stylet est connecté au circuit électrique. Lorsque la pointe touche une partie encrée (conductrice), le circuit se ferme et le courant passe ; quand elle touche le papier non encré (isolant), le circuit reste ouvert. Ainsi, les impulsions électriques correspondent exactement aux traits d’encre de l’original.
À l’extrémité réceptrice, un cylindre identique tourne en parfaite synchronisation, portant une feuille de papier préparé chimiquement (papier imprégné d’une solution sensible au courant électrique, telle que du ferrocyanure de potassium combiné à un acide ou une autre composition qui produit une marque visible — généralement un tracé bleu ou noir permanent — au passage du courant).
Un stylet récepteur, actionné par un électro-aimant relié à la ligne télégraphique, reproduit exactement les impulsions : quand le courant passe (correspondant à un trait d’encre à l’émission), le stylet appuie ou marque sur le papier chimique ; quand il n’y a pas de courant, il ne marque pas. On obtient ainsi une copie facsimile ligne par ligne, avec une grande fidélité, même pour les signatures les plus fines, les traits délicats ou les dessins complexes.
Points clés et améliorations que j’ai envisagées ou testées :
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Synchronisation des cylindres : C’est le point critique. Les deux cylindres doivent tourner à une vitesse exactement identique, sans dérive. J’utilise un mécanisme d’horlogerie précis avec échappement (similaire à celui d’une montre de précision), et je crois pouvoir le rendre suffisamment fiable même sur de longues lignes où la résistance ou les variations de courant pourraient causer des écarts.
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Vitesse de transmission : Elle est plus lente que le Morse ordinaire (environ 1 à 2 mots par minute selon la finesse des traits), mais largement suffisante pour des documents où la précision et l’authenticité priment sur la rapidité (contrats, actes légaux, plans d’ingénieurs, etc.).
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Papier chimique pour la réception : J’ai expérimenté plusieurs compositions. Une formule efficace est du papier traité au ferrocyanure de potassium avec de l’acide sulfurique dilué, qui donne un beau bleu de Prusse net et permanent au passage du courant. D’autres variantes produisent du noir ou du brun.
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Avantage principal : Pas besoin de recopier ou de préparer le document en encre spéciale ; on fixe l’original directement sur le cylindre — lettres manuscrites, signatures authentiques, croquis, portraits tracés, etc.
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Améliorations pour les longues distances : Utiliser des relais pour amplifier le signal ; rendre le stylet émetteur plus sensible afin de détecter des traits très fins ou faibles ; éventuellement combiner avec un multiplexage pour transmettre plusieurs documents simultanément sur la même ligne.
Illustration du Draft Caveat de 1875
Stylet électrique relié à un transmetteur télégraphique (Notebook d'Edison, septembre 1876 in Edison Papers, vol; 3, p.123)
Première illustration du brevet états-unien d'Edison et Kenny (1892)
Le télégraphe autographique d'Edison (1881)