卡爾森12歲時，個子長得又瘦又高。為了幫助父母養家糊口，他在加利福尼亞州聖貝納迪諾幹零活。14歲那年，他挑起了撫養雙親的重擔，每天早早就得起床，上學前先去商店擦玻璃櫥窗，下午還得去銀行和報社打掃，每星期六要從早晨六點一直忙到晚上六點。他的父親是一位流動理發師，由於關節炎和肺病而無法工作。母親也患有肺病，長年臥床不起。
生活上的重擔壓得卡爾森喘不過氣來，許多小孩子處於這種壓力下早就退學了。但是，卡爾森頂住了。當他念初中時除了看門的工作外，還在印刷廠當學徒。高中時他除了繼續幹擦洗玻璃窗、打掃地板等活計外，還利用星期六和星期天在化學實驗室工作。他先進入裏弗賽德專科學校學習，然後又在加利福尼亞州理工學院念書。他艱苦奮鬥了5年，可是，他卻欠了1400美元的債。
1930年，工作特別難找，卡爾森給82家公司寫信要求工作，但是隻有兩家公司給他複函，還表示不能雇用他。最後，卡爾森總算在紐約一家電子公司的專利部門找到了一個固定的工作。在那兒複製文件和圖表之類的麻煩事給他留下了不可磨滅的印象。
手稿必須重新打印出來，圖表得送到照相複印公司去複印，這既花錢又費時間。他心想如果在辦公室裏有一架機器，隻要把原文本塞進這架機器裏，一按電鈕就可得到一模一樣的複本，那該有多好呀！1935年，他開始著手研製這種機器。當時人們同現在一樣，總認為沒有設備完善、規模巨大的實驗室就不可能有重大發明。29歲的卡爾森，瘦瘦的個子，雖然兩眼近視，卻是個意誌堅強、鍥而不舍的人。他單槍匹馬埋頭幹了三年，細心觀察光怎樣作用於物質和探索圖像從一張紙傳到另張紙上麵的獨特方法。星期六、星期天和每天晚上，紐約公共圖書館內都留下了他勤奮學習的身影，甚至在地鐵裏他也在思考問題。對他來說，時間永遠不夠用，因為他身負三副重擔，白天他得努力工作來保住他的飯碗；夜晚去夜校讀書，以便取得學位；百忙之中還要實現他的夙願——研製複印機。通過理論上的探索，他終於掌握了靜電學。1937年，他正式提出申請，要求獲得“靜電攝影法”的專利權。卡爾森確信他已掌握了靜電複印的基本概念，但是他還得把理論用於實際。他把自己唯一的一間起居室的壁櫥改成臨時實驗室，但結果證明它不能適應實驗需要。因此，他在長島的阿斯托裏亞租了一小間簡陋房子，在裏麵配備了實驗用的物品。另外，他節衣縮食，用節省下的錢雇用了一位實驗助手，幫他一起做實驗。
1938年10月22日，在這間簡陋的房間裏，卡爾森用墨水在一塊玻璃板上書寫了“阿斯托裏亞1938.10.22”幾個字，又用一塊布手帕在塗硫金屬板上拭擦，使它帶上電荷，然後隔著寫有字的玻璃板，在泛光燈下將這塊金屬板爆光3秒鍾，又在板上顯示出來了。接著卡爾森又把一張蠟紙平壓在塗硫的金屬板上，紙上也複印出了相同的字。這就是世界上最早的靜電複印，以後這種方法被命名為“靜電印刷術”。然而，對卡爾森來說，以後幾年的經曆並不是一帆風順的。根據他的圖紙設計生產的各種複印機總不能使他滿意。他想方設法推廣這種機器，以引起人們的注意，可是他發現人們對他的發明漠不關心。1939～1944年間，包括雷明頓·蘭德和國際商業機器公司在內的二十多家公司拒絕接受卡爾森的新產品。盡管美國全國發明者理事會看到複印機的需要，但卻否定了卡爾森的製作法。
卡爾森仍不斷地向四處發信，打電話，以加強他的專利權地位。1944年，他專程到了俄亥俄州的哥倫布市向非盈利性工業研究機構巴特爾紀念學院表演了他的製作法，“巴特爾”表示同意從事複印機的發展工作，但要將收益的60％付給該學院。然而，製造商們對此仍毫無興趣。其中有的人把卡爾森製作法稱為“粗糙或玩具式器具”。
根據合同，“巴特爾”用於研究靜電複印機付出的費用超過某個限度時，卡爾森就得多付15000美元。卡爾森取出自己的銀行存款，好言勸其親屬慷慨解囊，幫助他湊足資金。不久，勢頭開始變了。紐約羅徹斯特的一家小公司開始為卡爾森作小筆推銷。1947年4月，卡爾森收到了巴特爾公司彙出的第一張2500美元專利支票。但直到1950年，靜電複印機才在市場上出售。此後又過了10年，該公司生產了914型書桌大小的複印機，人們隻要一按電鈕就可以在一般的紙張上得到幹印複本。