DE2111567A1 - Digital gepulster,dielektrischer,zeilenweiser Schreiber - Google Patents

Description

Patentanwalt« Dlpl.-Ing. R. G~EiTZ sen.

Sn"^lnf" ^R;o°:^££:T2jr·' 543-l6.746p(l6.747H) ' 10.3.1971

München 22, Sieinsdorfstr. 10

EG & G, Inc., BEDFORD (Massachusetts), V.St.A.

Digital gepulster, dielektrischer, zeilenweiser Schreiber

Die Erfindung betrifft einen trocken arbeitenden Bildschreiber (auch Faksimileschreiber genannt) zur Herstellung einer Hartkopie von graphischen Daten, die zeilenweise als elektrische Impulse geliefert werden.

Es sind bereits Bildempfänger bekannt, die mehrere ortsfeste PunkteIektröden haben, die in einer Reihe quer zu einer Aufzeichnungsträgerbahn angeordnet sind, auf der bildbildende . elektrostatische Ladungen aufgetragen werden (vgl. US-PS 3 050 580 vom 21.8.1962). Diese Empfänger sind relativ aufwendig und damit auch teuer und können keine graphischen Bilder mit ausreichender Auflösung herstellen.

Es sind ferner Bildschreiber bekannt (vgl. US-PS 2 7^3 989 vom 1. Mai.1956), die mehrere Elektroden haben, die in Reihe auf einem endlosen Band montiert sind, das sich seitlich zu einer

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Aufzeichnungsträgerbahn bewegt. Bei diesen zeilenweisen Schreibern besteht die Bahn aus einem elektrolytischen Papier mit leitender Grundschicht und Oberfläche. Die Art der Bildherstellung führt zu einer Hartkopie schlechterer Qualität, außerdem treten andere Schwierigkeiten beim Betrieb auf, z.B. Synchronisations und Geschwindigkeitssteuerprobleme, die von den zur Steuerung der Parameter verwendeten Einrichtungen herrühren.

Bei einem Bildschreiber muß man besondere Aufmerksamkeit dem Grad der Einfachheit oder Kompliziertheit der verwendeten Einrichtungen widmen, aber auch verschiedene Überlegungen bezüglich der Bildqualität anstellen. Ferner muß bei den Bildschreibern gemäß der US-PS 2 74^ 989 auf die Synchronisation geachtet W werden, da jede der Elektroden (häufig Schreibstifte genannt) in einem bestimmten Abschnitt der Schreibfläche für eine bestimmte Zeile angeordnet sein muß, wenn das bilderzeugende elektrische Signal der richtigen Bildinformation für diese Zeile am entsprechenden Abschnitt des Bilds entspricht. Die Synchronisation führt zu Schwierigkeiten, die durch die bisher angenommene Notwendigkeit eines gleichen, genauen Abstands der Schreibstifte über den Umfang des Bands bedingt sind. Es treten auch größere Schwierigkeiten bei fehlender Synchronisation zwischen der Bandgeschwindigkeit und.der Geschwindigkeit der elektrischen Übertragung graphischer Daten auf.

Für eine gute Hartkopiequalität sind wünschenswert ein ausreichendes Maß an Kontrast, Grauskala, Auflösung, Beständigkeit und Stabilität von Materialien, sowohl vor dem" Gebrauch als auch nach der Erzeugung des Bilds auf der Bahn, Bilddichte und Untergrundpigmentierung auf "weiß" darstellenden Bildflächen. Bekannte Träger nutzen elektrolytische, Abbrenn- und Kohlekopierverfahren aus, die jedoch alle gewisse Nachteile haben, von denen einige durch die neuere Entwicklung der dielektrischen Schreiber überwunden wird. Es gibt jedoch bisher keine für eine

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schnelle Bildaufzeichnung geeignete, trotzdem einfache und
billige- dielektrische Schreiber, die eine Hartkopie hoher Qualität im Sinne der oben genannten Kriterien bei vernünftigen Geschwindigkeiten' für existierende und. in Aussicht genommene Anwendungen herstellen können. Zu diesen Anwendungen gehört z.B. die Übertragung von Wetterkarten über Fernsprechleitungen oder Funkkanäle.

Die Erfindung gibt demgegenüber einen dielektrischen zeilenweisen Schreiber an, der eine Hartkopie auf einem bilderzeugenden Träger herstellen kann, der aus einem elektrisch leitenden Grüridpapier mit einer dielektrischen Beschichtung besteht. Das Papier in Bahnform wird über eine Schreibwalze zugeführt.
Während die Bahn in Kontakt mit der Schreibwalze ist, empfängt ihre Oberfläche bilddelimierende elektrostatische Ladungen,
die von einer von drei gepulsten Schreibstiften aufgetragen
werden, die sich nacheinander an die Oberfläche anlegen und an einem endlosen Band gesichert sind, das mit konstanter Geschwindigkeit seitlich zur Bahn umläuft. Die aufgeladene Bahn wird
fortlaufend weitertransportiert, während ihr Vorderende zwischen Vorschubwalzen festgehalten wird, so daß die Bahn eine Schleife bildet, bis ein "Kartenende"-Signal auftritt, das das Ende der Übertragung eines vollständigen Blatts von graphischen Daten
anzeigt. Nach Eintreffen dieses Signals wird die Bahn abgeschnitten, und das abgeschnittene Blatt wird einem Bildpulverauftrag- und Fixierzyklus unterworfen. Während des Entwickeins wird
durch Reibungselektrizität aufgeladenes, gefärbtes Kunststoffpulver (Bild- oder Farbpulver, auch Toner genannt) auf der aufgeladenen Oberfläche über eine magnetische Bürste aufgetragen. Das selektiv aufgetragene Bildpulver wird dann durch Wärme
fixiert, die den Kunststoffbestandteil des Bildpulvers am Papier festschmilzt.

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Die bildformenden elektrischen Impulse werden von einem Speicher mit schnellem Zugriff empfangen, der durch Impulse getaktet wird, die mechanisch mit dem Bandantrieb synchronisiert werden. Außerdem erzeugt eine fotoelektrische Synchronisiereinrichtung ein Signal bei Eintreffen jedes Schreibstifts in einer Lage in vorbestimmter Beziehung zu dem Bahnrand, und dieses Signal wird verwendet, um eine Schaltung anzusteuern, durch die synchronisierte Taktimpulse veranlassen, daß die graphische Information aus einem Serienspeicher abgegeben wird, der eine vollständige Zeile der zu druckenden Daten enthält. Wegen dieser Einrichtungen fällt die bisherige Notwendigkeit gleichen Abstands der Schreibstifte auf dem Band weg, und die ^ graphischen Daten werden genau auf der Bahn aufgetragen, ohne daß eine äußerst genaue Abtastgeschwindigkeitssteuerung oder eine genaue Synchronisation mit dem übertragenden Abtaster notwendig ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht der hauptsächlichen Teile des bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schreibers;

Pig. 2 eine Draufsicht auf die wichtigsten Teile des Abtastbands und der Schreibstifte;

W Fig. 3 eine Seitenansicht einer Schreibstifteinheit in

Arbeitsstellung an der Bahn;

Fig. 4 eine um 90° versetzte Darstellung der in Fig. 3 gezeigten Bauteile;

Fig. 5 eine unvollständige Explcdonsdarstellung von Teilen eines Schlittens, der zur Halterung einer Schreibstifteinheit an dem Band dient; und

Fig. 6 das Blockschaltbild einer elektrischen Steuereinrichtung für den Schreiber.

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Übersicht über das bevorzugte Ausführungsbeispiel

Das für den erfindungsgemäßen Schreiber vorzugsweise verwendete Hartkopiematerial besteht aus einem elektrisch leitenden Grundpapier, das mit einem Dielektrikum beschichtet ist. Das Grundpapier ist vorzugsweise eine Zellulosebahn, die leitende Werkstoffe enthält, z.B. polymeres, quaterneres Ammoniumsalz und zerfließendes Salz oder andere vergleichbare Zusätze, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Die dielektrische Beschichtung hat einen hohen spezifischen Widerstand und kann z.B. ein Copolymer von Polyvinylazetat und Polyvinylclorid sein. Die Dicke beträgt typischerweise O,OO6j5 cm (0,0025"), obwohl auch dünnere Papiere verwendet" werden können. Der spezifische Widerstand be* trägt typischerweise von Fläche zu Fläche des beschichteten Papiers für die genannte Dicke 10 - 10^H/cm² (ΙΟ⁵ - 10 Ci/ Quadratzoll). Es versteht, sich, daß auch andere, entsprechende Hartkopiematerialien benutzt werden können, insbesondere auch dickere Papiere.

Das Aufzeichnen auf dem Hartkopiematerial umfaßt das Abtasten oder Überstreichen aufeinanderfolgender, eng benachbarter Zeilen quer zur Bahn durch Schreibstifte. Ein Potential von einigen 100 V wird in Impulsform zwischen einem Schreibstift und einer Stützwalze über die Dicke der Bahn angelegt. Dadurch bleiben Ladungen auf der dielektrischen Beschichtung zurück. Wenn sich Ladungen auf der dielektrischen Beschichtung ansammeln, fließen die Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen an der Papier-Dielektrikum-Trennfläche durch das leitende Papier zu oder von der Grundelektrode und schließlich zurück zum Schreibstift Über die Impulsschaltung und das Schreibergestell. Die LadungsSammlung auf der dielektrischen Beschichtung und die induzierten entgegengesetzten Ladungen an der Dielektrikum- Grundpapier-Trennfläche erzeugen ein starkes elektrisches Feld, das die dielektrische Beschichtung durchsetzt.

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Das so erzeugte latente elektrostatische Bild wird in ein sichtbares Bild durch mittels Reibungselektrizität aufgeladenes, gefärbtes Kunststoffpulver, Bildpulver genannt, umgesetzt, das vorher entgegengesetzt zur Ladung auf der dielektrischen Beschichtung aufgeladen worden ist. Die Aufladung des Bildpulvers wird durch intensives Mischen des Bildpulvers mit einem anderen Material vorgenommen, das Trägermaterial genannt wird, z.B. kugelförmigem Eisenfüllmaterial. Dieses Trägermaterial wird bei sorgfältiger Auswahl nicht vom latenten elektrostatischen Bild während des Auftragens des Bildpulvers auf die aufgeladene Bahnoberfläche angezogen. Das Fixieren des sichtbaren Bildes geschieht durch Erwärmen des Bildpulvers auf den Schmelzpunkt von dessen Kunststoffbestandteil, der sich nach Abkühlung verfestigt und das Bildpulver an der dielektrischen Beschichtung anhaften läßt.

Fig. 1 zeigt die Hauptbestandteile des bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schreibers. Eine Bahn 12 aus Hartkopiematerial oder Papier wird von einer Vorratsrolle 14 zugeführt, die zweckmäßigerweise in einer dünnwandigen Aluminiumkassette (nicht gezeigt) untergebracht ist, und läuft von dieser über filzbekleidete Lippen nach außen. Die Kassette bietet einen ausreichenden Schutz des Papiers vor zu hoher Umgebungsfeuchtigkeit oder -temperatur, die die Papierhandhabung und Bildformung bei bestimmten Betriebsbedingungen nachteilig beeinflussen würde.

Die Bahn läuft über Umlenkwalzen 16 und 18 zu einer stützenden Schreibwalze 20, deren Achsstellung durch eine (nicht gezeigte) Einrichtung genau justierbar ist. Die Walze 20 ist vorzugsweise eine Stahlwalze, die am Schreibergestell geerdet ist, und wird vorzugsweise durch einen Schrittschaltmotor über einen Untersetzungszahntrieb genau angetrieben, wobei jedoch letztere Einrichtungen, da sie einen üblichen Aufbau haben können, in

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der Zeichnung weggelassen sind. Der Schrittschaltmotor treibt die Bahn in Längsrichtung in vorzugsweise kleinen Schritten an, z.B. um 0,0025 cm (10 ^") pro Schritt. Es versteht sich, daß sämtliche Zahlenangaben nur Beispielswerte darstellen. Ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schreibers diente zum Druck von 45 cm χ 90 cm (18" χ 36")-Wetterkarten, die über Pernsprechlextungen oder andere Nachrichtenkanäle übertragen worden waren.

Im folgenden soll unter "Karte" die Gesamtheit der Bilddaten verstanden werden, die zum Drucken eines einzelnen Blatts oder einer einzelnen Karte notwendig sind.

Eine bewegliche Andrückwalze 22 aus Stahl oder einem anderen Leiter wird durch Pederdruck gegen die Walze 20 gepreßt, um die Bahn 12 einzuklemmen, wobei die Walze 22 an der dielektrischen Beschichtung der Bahn anliegt. Sie ist am Rand außerhalb der Schreibfläche mit Gummi bedeckt, wobei der Gummi nahezu mit der Stahlzwischenfläche fluchtet, oder liegt für Antriebszwecke etwas höher als diese.

Ein endloses Band 24, das um Rollen 26 und 28 läuft (Fig. 2), trägt drei getrennte, identische Schreibstifteinheiten 30, 32 bzw. ~34. Ein Schreibstift 36 (Fig. 1) liegt federnd an der mit dem Dielektrikum beschichteten Seite der Bahn bei einem geringen Federdruck von etwa 3 - 4 g an. Das Band wird ständig mit konstanter Geschwindigkeit von einem Motor 38 (Fig. 1) über eine Welle 40 und die Rolle 28 angetrieben. Die Drehzahl des Motors 38 ist so bemessen, daß der Schreibstift 36 die Strecke zwischen einem vorderen Schreibrand 42 und einem hinteren Schreibrand 44 in etwa 1/16 see durchläuft. Bei einem typischen Schreiber für eine Bahn von 48 cm (19") Breite, wobei zwischen den Schreibrändern 42 und 44 ein Abstand von 46 cm (l8") vorliegt, bedeutet das, daß der Schreibstift mit einer Geschwindig-

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keit von 750 cm (288")/sec umläuft. Während einer einzigen Abtastung läuft die Bahn vorzugsweise um zehn Schritte weiter,

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d.h. um insgesamt 10~ cm (10~ "). Ungefähr dann, wenn die Schreibstifteinheit 32 den vorderen Schreibrand 44 erreicht, trifft die Schreibstifteinheit 30 am hinteren Schreibrand 42 in einer solchen Lage ein, daß die nächstfolgende Zeile geschrieben wird. Daher beträgt die Abtastauflösung des beschriebenen typischen erfindungsgemäßen Schreibers'10""²cm (10~²"). Aus noch zu erläuternden Gründen ist es jedoch nicht zwingend, die Einheiten 30, 32 und 34 in genauem Abstand voneinander auf dem Band 24 anzuordnen. Um eine gleichmäßige Auflösung in Längsrichtung der Zeilen zu erzielen, ist eine Einrichtung vorhanden, die elektrische bildformende Impulse an die Schreib-) stifte mit einer Geschwindigkeit von 40 (lOO) Impulsen/cm (") Schreibstiftbewegung abgibt oder I800 Bit/Zeilenabtastung für die bereits erwähnte 46 cm (l8")-Zeilenlänge.

Von den Walzen 20 und 22 (Fig. 1) läuft die Bahn zwischen Führungen 46 und 48 zu einer Abschneideeinrichtung, die ein hin- und herdrehbares Schermesser 50 auf einer festen Achse und ein gebogenes Schermesser 52 hat, die am zylindrischen Rand des Messers 50 anliegt. Bei Betätigung wird das Messer 50 innerhalb eines kleinen Winkels hin- und herbewegt, um die Bahn quer gegen das Messer 52 abzuschneiden. Vor diesem Abschneiden darf eine Länge der Bahn 12 eine Schleife 51 bis zu einer Länge von * 99 cm (39") bilden. Hinter der Schleife 51 läuft die Bahn zwischen angetriebenen Klemmwalzen 53 und 54, wobei das vorher abgescherte Ende der Bahn sich auf einer Zeile zwischen einer Lichtquelle 56 und einer Fotozelle 58 befindet. Die Fotozelle 58 stellt das Eintreffen des vorderen und hinteren abgeschnittenen Endes jedes Blatts fest und arbeitet folgendermaßen:

Ein "Kartenende"-Signal läßt das Messer 50 hin- und herbewegen, wenn ein volles Kartenbild auf dem Bahnabschnitt aufgezeichnet

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ist, der die Schleife 51 bildet. Die Walzen 53 und 54 rotieren mit zwei verschiedenen Drehzahlen. Sie werden mit einer höheren Drehzahl angetrieben, um die abgeschnittene Schleife schnell der Bildpulverauftrag- oder Entwiekeleinrichtung 60 und von dort einer Fixiereinrichtung 62 zuzuführen, von der ein Hartkopieblatt 64 auf eine Rutsche 66 zwischen zwei getriebenen Walzen 68 austritt. Einzelheiten der Bildpulverauftrag- und der Fixiereinrichtung werden weiter unten beschrieben.

Während das abgeschnittene Blatt entwickelt und fixiert wird, wenn es sich mit der höheren Transportgeschwindigkeit der Walzen 53 und 54 wie oben beschrieben bewegt, kann die Vorderkante der Bahn über das Messer 50 laufen, wobei angenommen wird, daß die nächste aufzuzeichnende Nachricht durch die Schreibstifte aufgezeichnet wird. Sobald das abgetrennte Blatt in die Entwickel- und die Fixiereinrichtung abtransportiert worden ist, bewirkt ein entsprechendes Signal von der Fotozelle 58, die durch die Hinterkante erregt wird, daß ein Führungswinkel 70 mit einer Haltestange 72 in eine Alternativstellung 74 gebracht wird, so daß die Vorderkante der Bahn in einen Verlauf 76 abgelenkt wird, der direkt zu den Walzen 55 und 54 führt. Wenn die Bahn 12 durch die Walzen 53 und 5^ eingeklemmt wird, drehen sich die Walzen 53 und 54 mit einer Drehzahl, die größer als die Drehzahl ist, bei der die Bahn 12 von den Schreibwalzen 20 und 22 abgegeben worden ist (Fig. 1). Ferner ist eine Rutschkupplung im mechanischen Antrieb der Walzen 53 und 54 vorhanden, so daß diese langsamer rotieren können, wenn sie durch das Papier zurückgehalten werden. Bei dieser Betriebsart wird die Bahn 12 in eine Stellung in der Mitte zwischen der Lampe 56 und der Fotozölle 58 geführt. Bei Unterbrechung des Lichtstrahls zur Fotozelle 58 durch die Vorderkante der Bahn hält die Steuerung 59 die Drehung der Walzen 53 und 54 an und dreht die Achse 72,um den Winkel 70 in die in Vollinie abgebildete Stellung zu v0rschwenken. Bei der weiteren Aufzeichnung der neuen

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Wetterkarte bewegt sich die Bahn 12 nach hinten in eine neue Schleife 51, wobei die Länge der Schleife von der Länge der neuen Karte abhängt. Vorzugsweise ist das "Kartenende"-Signal Teil der Daten, die in elektrischer Form erhalten werden, und zeitlich so gelegen, daß es auftritt, wenn die geschriebene Karte am Messer 50·.vorbeigelaufen ist.

Schreibstifteinheiten

Einzelheiten der Schreibstifteinheiten 30, 32 und 34, die vorzugsweise identischen Aufbau haben, sind in Fig. 3-5 gezeigt. Der Körper der Einheiten besteht aus einem Isolierblock 78, der aus geformtem Kunststoff hergestellt sein kann, z.B. aus thermoplastischem Azetalharz, das unter dem Warenzeichen "DeIrin" von E.I. duPont de Nemours & Co. vertrieben wird. Der Isolierblock 78 hat eine gestreckte Längsaussparung, von der eine Schraubendruckfeder 80 aufgenommen ist. Das untere Ende der Feder 80 (vgl. Fig. 3 und 4) sitzt auf dem verjüngten Ende einer Schreibstiftfederschraube 82, die in den Block 78 eingeschraubt ist und einen geeigneten Sockelkopf hat, um Federdruckeinstellungen vorzunehmen. Das andere Ende der Feder 80 liegt an einer Metallkappe 84 an, die auf das Ende des Schreibstifts 36 aufgepreßt ist. Der Schreibstift ist in einem Saphirlager 86 verschiebbar, das sich in einer Bohrung im Isolierblock 78 fluchtend mit der Schraube 82 und der Feder 80 befindet. Das Lager 86 ist vorzugsweise exzentrisch, um ein Ausrichten aller drei Schreibstifte zu ermöglichen, so daß aufeinanderfolgende zeilen gleich weit entfernt sind. Die Grenze der Bewegung des Schreibstifts 36 in Richtung zur Bahn 12 ist erreicht, wenn die Kappe 84 ein Betätigungsglied 90 gegen eine zugeordnete Fläche 88 des Isolierblocks 78 an einem Ende von dessen Längsaussparung stößt.

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Es ist ferner eine Einrichtung vorhanden, um den Schreibstift 36 kurzzeitig von der Bahn 12 wegzudrücken, wenn die Schreibstifteinheit 32 sich der Vorderkante der Bahn 12 nähert und über diese läuft. Zu dieser Einrichtung gehört das Schreibstift-Betätigungsglied 90, das aus Saitendraht besteht. Das Betätigungsglied 90 ist schwenkbar an einer U-förmigen, flachen Metallkappe 92 angelenkt, die an einem Vorsprung am Isolierblock 78 durch eine Schraube 9²I befestigt ist und geschlitzte Enden hat (Pig. 4), zwischen denen ein gerades Mittelstück des Betätigungsglieds 90 angeordnet ist. Um die richtige Lageeinstellung zu erleichtern, sind zwei Messingdistanzscheiben 96 an den Enden dieses Mittelstücks angelötet. Das eine Ende des Betätigungsglieds 90 erstreckt sich in Anlage an eine Fläche der Kappe 84, während das andere Ende sich in die Hauptrichtung der Bahn 12 erstreckt. Ein Anschlagstift 98 ist in den Block 78 in einer solchen Stellung eingepaßt, daß er als Anschlag für das Betätigungsglied 90 wirkt, so daß für dieses eine Endstellung in Richtung entsprechend der Bewegung des Schreibstifts von der Bahn 12 definiert wird.

Ein Bürstenhalter 100 ist durch Schrauben 102 getragen, die in den Block 78 eingeschraubt sind, wodurch eine oder mehrere Drahtbürsten 104 festgehalten werden, die durch eine öffnung 106 im Halter verlaufen und normalerweise federnd an einer Kante oder einem Bügel anliegen, der durch diese öffnung gebildet ist. Der Halter hat einen Vorsprung 108, der federnd an der Schraube 82 anliegt, so daß die Bürsten 104 ständig in elektrischem Kontakt mit dem Schreibstift 36 sind.

Gemäß Pig. 2 und 4 erstreckt sich eine Stromabnahmeschiene aus Isolierstoff quer zur Bahn und enthält eine Nut, von der eine Metalleiste 112 aufgenommen ist, die durch die Bürsten kontaktiert wird und in elektrischer Verbindung mit einer leitung 114 steht, die mit der elektrischen Einrichtung des Schrei-

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bers verbunden ist, die noch genauer beschrieben werden wird. Beim Betrieb treten elektrische Impulse der gewünschten Amplitude und Dauer an der Metalleiste 112 auf und werden über die Bürsten io4 an den Schreibstift 36 weitergegeben, der dann an der Bahn anliegt. Am Schreibstift 36 zeigt sich keine größere Funkenbildung. Die Amplitude der angelegten Spannung kann 200 600 V Gleichspannung betragen, wobei die untere Grenze dieses Spannungsbereichs einer unteren Grenze der Bilddichte in der Grauskala im beschriebenen Ausführungsbeispiel des Schreibers mit einer Schreibstiftgeschwindigkeit von 730 cm (288")/sec entspricht, während die obere Grenze den Höchstwert der Bilddichte darstellt. Es ist festgestellt worden, daß Spannungen über 600 V ein sogenanntes "Ausbluten" hervorrufen, d.h. die Breite der geschriebenen Zeile kann größer als die Breite des Schreibstifts werden, wenn die angelegte Spannung 6OO V überschreitet. Während ein 0,025 cm (10 mil) breiter Schreibstift eine genauso breite Zeile erzeugt, wenn er bei 6OO V gepulst wird, ist die erzeugte Zeile 2,5 mal so breit, wenn er bei 1000 V gepulst wird. Das "Ausbluten" kann jedoch durch Verringerung der Impulsbreite reduziert werden. Z.B. kann ein Impuls von 800 V verwendet werden, wenn die Pulsdauer auf 12 ,usec verringert wird, ohne daß ein nachteiliges "Ausbluten" auftritt. Es können sowohl negative als auch positive Impulse benutzt werden, obwohl ein positives Vorzeichen in manchen Fällen eine bessere Begrenzung bei einem gewissen Verlust an Kontrast ergibt.

An einer Seite des Blocks 78 befindet sich ein Stahlschlitten II6, der zwei rechteckige Löcher II8 (Fig. 5) und abgerundete Enden 120 hat. Rechteckkopfmuttern 122 werden an Schrauben 124 und. 126 gesichert, die durch den Block 78 verlaufen. Auf diese Weise werden der Block und der Schlitten an rechteckigen Löchern 128 festgehalten, die in das Band 24 gestanzt sind, das kleine, gekrümmte Randausschnitte wie 130 hat, um ein Ver-

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ziehen zu vermeiden, wenn die Muttern festgezogen werden. Das Band 24 ist vorzugsweise ein endlos gewebtes "Dacron" (Wz)-Band, das mit "Neopren" (Wz) imprägniert ist, das die'gewünschte Dehnfestigkeit bei der oben genannten Schreibstiftgeschwindigkeit hat, wenn bei dem vorzugsweisen Wert der mechanischen Spannung von etwa 5 kg gearbeitet wird.

Die Rollen 26 und 28 sind ballig und bei den Arbeitsgeschwindigkeiten reicht die Balligkeit allein aus, um das Band 24 in richtiger Lage zu halten. Die Rollen 26 und 28 haben auch ringförmige Spielnuten 132, um den Durchtritt der Muttern 122 zu erlauben, wenn jede Schreibstifteinheit um die betreffende Rolle läuft.

Damit ein Plattern der Schreibstifteinheit verhindert wird, wenn sie über die Bahn 12 läuft, ist eine magnetische Halterung zusammen mit dem Schlitten 116 verwendet. Über die Kanten des Bands 24 (Fig. 4) erstrecken sich flache Magnetpolstücke 134 und 136, die über die volle Breite der Bahn 12 gehen. Diese Polstücke haben entgegengesetztes Vorzeichen, was durch mehrere identische Permanentmagnete I38 (Fig. 1 und 2) bewirkt wird, die jeweils insgesamt U-förmig oder anderweitig geformt und so magnetisiert sind, daß Pole mit gleichem Vorzeichen (mit ge-, wünschtenfalls Distanzstücken) am selben Polstück 1^4 oder 136 gesichert sind. Die Anzahl und die Lage dieser Magnete kann nach Bedarf variiert werden, um eine stabile Bewegung der Schreibstifteinheit von Kante zu Kante der Bahn 12 zu gewährleisten. Der Magnetkreis wird durch den Schlitten II6 vervollständigt, der als Halter dient und mit seinen gekrümmten Flächen 120, die vorzugsweise poliert sind, auf den Polstücken 134 und 136 gleitet, die als Schienen wirken, wie Fig. 4 zeigt. Die Schienen können gewünschtenfalls mit einer selbstschriterenden Beschichtung bedeckt sein.

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Wie bereits erwähnt wurde, wird jeder Schreibstift von der Bahn weggedrückt, wenn er sich deren Vorderkante nähert und auf diese läuft, so daß ein Einreißen der Bahn durch den Schreibstift vermieden wird. Dieser Vorgang wird durch einen Synchronisier- oder Bildfelddetektor l4o gesteuert (Fig. 2 und 4). Zum Detektor l4o gehört eine Kurvenfläche 142, die an einem Ende des Schreibstift-Betätigungsglieds 90 angreift, wenn die "Schreibstifteinheit 32 sich der Papierkante nähert, zuerst den Schreibstift anhebt und ihn dann in Anlage an die Bahn 12 kommen läßt, nachdem der Schreibstift eine kurze Strecke an der Kante vorbeibewegt worden ist, und zwar durch den Druck der fc Feder 8o. Vorzugsweise ist die Achse der Walze 20 genau einstellbar, so daß der Schreibstift um 0,04 - 0,05 cm (0,015 0,020") niedergedrückt wird, wenn er in Schreibkontakt mit der Bahn steht, wobei der Schreibstift eine Druckkraft von 3 - 4 g auf die Bahn 12 ausübt.

Zum Detektor l4o gehören auch zwei Faseroptiken 144 und 146, die sich an einem Spalt 148 gegenüberliegen, der mit der Bewegungsbahn der Schreibstifte fluchtet. An einem Ende der Faseroptik 146 befindet sich eine ständig leuchtende Lichtquelle 150, während die Faseroptik 144 ihrerseits an eine Fotozellenschaltung 169 angeschlossen ist, so daß bei Durchtritt eines Schreibstifts durch den Spalt 148 ein sehr genau bestimmter * Impuls in einer Leitung SYNC erzeugt wird, um den Fluß von graphischen Daten zum Schreibstift einzuleiten, wie noch genauer weiter unten im Abschnitt "Betriebssteuerung" erklärt werden wird.

Bildpulverauftrag- und Fixiereinrichtung

Das latente elektrostatische Bild, das auf der Bahn 12 erzeugt ist, muß für die Dauer des Zeitintervalls zwischen dem Anfang des Schreibens und dem Auftreten des "KartenendeUsignals wie

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oben beschrieben aufrechterhalten werden, zu welchem Zeitpunkt das Auftragen des Bildpulvers und das Fixieren ausgelöst werden. Im oben erläuterten Ausführungsbeispiel des Schreibers kann die maximale Speicherzeit mehr als 4 min für die Vorderkante der Bahn betragen. Wie bereits erwähnt wurde, wird die gesamte Nachricht bzw. Karte mit Bildpulver versehen und fixiert in einem einzigen kurzen, kontinuierlichen Vorgang, der chargenweise Bildpulverbehandlung, genannt werden kann. Das erzeugt eine Kopie von gleichmäßigem Kontrast im Gegensatz zu wechselndem Kontrast, der auftreten könnte, wenn das Bildpulver kontinuierlich bei fortschreitendem Fixieren der Aufzeichnung aufgetragen würde. Die chargenweise Bildpulverbehandlung ist insoweit vorteilhaft, als nach Betätigung des Trennmessers 50 das abgeschnittene Blatt 64 mit großer Geschwindigkeit abgegeben werden kann, die größer als die Vorschubgeschwindigkeit in der Schreibebene ist, so daß das Blatt innerhalb von 15 see oder weniger nach dem "Kartenende"-Signal vorliegt, ohne daß ein weißer Papierstreifen im Schreiber zurückbleibt.

Einzelheiten der Bildpulverauftrageinrichtung 60 sollen jetzt kurz zusammengefaßt wiedergegeben werden, da verschiedene Bildpulverbehandlungsverfahren bereits bekannt sind, allerdings manche vorzuziehen sind. Im oben beschriebenen Schreiber ist eine 48 cm (19") breite Magnetbürstenwalze 152 vorhanden. Die Walze besteht aus gewellten Distanzringen, wobei jeder zweite Ring unmagnetisch ist und sich mit einem magnetisierten Gummiring abwechselt. Die Wellenform verhindert ein ungleichmäßiges Auftragen des Bildpulvers, wie es bei gleichmäßigem Walzenaufbau der Fall sein könnte.

Das Gemisch aus Bildpulver und Eisenfüllmaterial als Träger wird von der Magnetwalze einem Trog entnommen. Die Walze bürstet das aufgeladene Papier über einen Kontaktbereich von 0,3 - 0,6 cm (1/8 - 1/4") Breite, wobei überschüssiges Gemisch von einem

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Abstreifmesser entfernt wird und in den Trog zurückfallen· kann. Zwei Löffel- oder Schneckenschrauben (nicht abgebildet) dienen zum Umwälzen des Bildpulver-EisenfUllmaterial-Gemisches von und zu einem Vorratsbehälter. Eine Bildpulver-Auffülleinrichtung (auch nicht gezeigt) führt automatisch reines Bildpulver diesem Vorratsbehälter zu, um verbrauchtes Bildpulver zu ersetzen.

Es soll jetzt näher auf die Fixiereinrichtung 62 eingegangen werden. Das abgeschnittene Blatt 64, das das Bildpulver trägt, wird um eine Heiztrommel 154 gelegt, die auf etwa 150⁰C (300⁰F) durch eine Heizeinrichtung 156 erwärmt wird. Das Fixieren des b sichtbaren Bildes wird durch die Wärme hervorgerufen, die durch die Rückseite (nicht die Bildseite) des beschichteten Papiers sich ausbreitet. Im beschriebenen AusfUhrungsbeispiel ist die Fixierzone etwa 15 cm (6") groß, so daß eine beliebige Fläche nicht länger als 1,5 see während des Fixierens erwärmt wird. Ein oder mehrere endlose Riemen 158 laufen über mehrere Rollen

wie 160, um das Papier um die Trommel 154 zu legen und zwischen Walzen 68 einzuschieben. Geeignete Führungen können ebenfalls vorhanden sein, um eine gute Anlage des Papiers an der Trommel I54 zu gewährleisten und auch das Papier zu den Austrittswalzen 68 und von dort zu einer geeigneten Rutsche 66 zu leiten.

Betriebssteuerung

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Schreibers wird jetzt weiter anhand von Fig. 6 erläutert, die einen Empfänger 162 zeigt, der graphische Information vom Sender empfangen und für eine Abgabe mit der erforderlichen Geschwindigkeit an die Schreibstifte speichern, aber auch das "Kartenende"-signal an eine Leitung EOM abgeben kann. Ein geeignetes Bild- oder Faksimile-Übertragungssystem ist z.B. in der anhängigen Anmeldung derselben Anmelderin (p 21 01 447.1 mit der Priorität vom 26.1.70, Anwaltsakte: 54> 16.484p) beschrieben.

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Der eine Eingang des Empfängers 162 ist an eine Leitung CL angeschlossen, die von einer Regelschaltung 164 ausgeht, die Impulse von einer Leitung OP empfängt, die an den Impulsgenerator 38 (Fig. 1) angeschlossen ist. Der Impulsgenerator 38 erzeugt Impulse in einer Folge, die die erforderliche Auflösung auf den aufgezeichneten Zeilen angibt, die im vorliegenden AusführungsbeispM 18OO Impulse/Zeilenabtastung beträgt. Der Impulsgenerator 58 kann an sich irgendeinen Aufbau haben, jedoch ist er vorzugsweise gemäß dem elektromechanischen Umsetzer nach US-PS 3 096 444 beschaffen. Der Impulsgenerator hat zwei Scheiben, die eine verschiedene Zahl von gleichwinkligen Sektoren haben, die abwechselnd lichtundurchlässig und lichtdurchlässig sind und mit einem fotoelektrischen Umsetzer und einer Lichtquelle zusammenwirken, so daß Impulse in einer Folge erzeugt werden, die in genauer Synchronisation mit der Bewegung des Bands 24 ist.

Mit einem anderen Anschluß des Empföngers l62 ist eine "Zeile -fertig"-Leitung LR verbunden, die von einem Flipflop 166 ausgeht. Wenn der Empfänger 162 mit einem geeigneten Speicherelement Daten entsprechend einer vollständigen aufzuzeichnenden Zeile speichert, die im obigen Beispiel aus 18OO Bits besteht, wobei jedes Bit entweder "schwarz" oder "weiß" entspricht, . tritt ein Signal in der Leitung LR auf, um das Flipflop 166 zu setzen. Wenn das Flipflop I66 gesetzt ist, wird ein Signal an einer Setzausgangsleitung SO abgegeben, die zu einem UND-Gatter 168 führt. Der andere Eingang des Gatters I68 1st die Leitung SYNC, die mit der Fotozellen-Impulsschaltung I69 (Fig.4) verbunden ist, die einen Impuls bei Unterbrechung eines Lichtstrahls durch jeden Schreibstift erzeugt, der den Spalt 148 an der Vorderkante der Papierbahn 12 erreicht. Der Ausgang des UND-Gatters 168 ist an eine Verzögerungsschaltung 170 angeschlossen, die eine Verzögerung gleich der Zeit bewirkt, die erforderlich ist, um den Schreibstift 36 vom Spalt 148 zum

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Schreibrand 42 (Pig. 2) zu bewegen. Der verzögerte Impuls in einer Leitung ENABLE setzt das Flipflop 166 zurück. Derselbe Impuls steuert auch den Empfänger 162 an, damit dieser die graphischen Daten für die gespeicherte Zeile austaktet, wobei die auf der Leitung CL auftretenden Taktimpulse verwendet werden, so daß ein Fluß von Impulsen graphischer Daten in der Leitung P auftritt und in einen Verstärker 172 eingespeist wird (Fig. 2). Dieser Verstärker verstärkt die Impulse auf den richtigen Spannungskegel und gibt sie an die Leitung 114 ab, durch die sie zum Schreibstift J6 gelangen. Es ist ersichtlich, daß die Walze 20 über das Gestell des Schreibers geerdet ist, um einen Stromrücklauf zum Verstärker 172 für die Schreibimpulse zu bilden.

Auf der vorangegangenen Beschreibung sind verschiedene wichtige Betriebsvorteile erkennbar. Da die Impulse auf der Leitung OP direkt von der Bewegung des Bandantriebs abgeleitet werden, mit dem die Schreibstifte verbunden sind, ist gewährleistet, daß der räumliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen auf jeder Zeile konstant ist, selbst wenn die Geschwindigkeit des Bands sich aus irgendeinem Grund ändern sollte. Das ermöglicht eine genaue Steuerung der Auflösung und gewährleistet eine exakte Wiedergabe der übertragenen graphischen Daten.

Ein zweiter wichtiger Vorteil ergibt sich teilweise aus dem Umstand, daß der Empfänger jede vollständige Zeile- von Daten vor dem Eintreffen des Schreibstifts am Vorderrand dieser Zeile speichern kann. Ferner bestimmt der Betrieb der Ansteuer- und Taktschaltung für den Empfänger die zeitliche Folge der Impulse in der Leitung P. Dadurch wird eine Phasenstabilität erreicht, d.h., es ist gesichert, daß das erste Bit der'graphischen Daten für eine Zeile das erste aufgezeichnete Bit auf der Bahn für diese Zeile ist, während jedes folgende Bit ausgetaktet wird, wenn der Schreibstift sich in der genauen Lage dazu ent-

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sprechend in der Zeile befindet. Eine derartige Synchronisation gewährleistet ein genaues "Einrahmen" der graphischen Daten, ohne daß es notwendig ist, daß der Schreibstift den Vorderrand jeder Zeile im gleichen Zeitpunkt erreicht, wie entsprechende Daten am Sender erzeugt werden, wie es bei manchen bekannten Bildübertragungssystemen notwendig ist.

Außerdem brauchen die Schreibstifteinheiten 30, 32 und 34 über das Band 24 nicht in genau gleichem Abstand mit einer Toleranz von weniger als einem Auflösungselement angeordnet sein, wie es bei bekannten Schreibern erforderlich ist. Beim erfindungsgemäßen Schreiber hat dieser Abstand keinen Einfluß auf die Bestimmung des genauen Punkts, an dem eine Druckzeile einsetzt. Im Gegenteil, jede vollständige Abtastzeile von Bilddaten wird im Empfänger für das Schreiben bereitgehalten und nach einem vorgegebenen Verzögerungsintervall, das durch die Schaltung bestimmt ist, ausgetaktet, wobei der Anfang dieses Intervalls durch das Eintreffen des Schreibstifts am Spalt 148 bestimmt ist. .

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   "λ

   ily Dielektrischer Schreiber, gekennzeichnet durch

   ein endloses Band (24),

   eine Antriebseinrichtung (26, 28, 38) für das Band (24) einschließlich einer Einrichtung zur Bildung eines Schreibabschnitts des Bandverlaufs,

   eine Halteeinrichtung zur Halterung eines Blatts (12) mit difc elektrischer Oberfläche in konstantem Abstand vom Schreibabschnitt,

   eine Blattvorschubeinrichtung (20, 22) zum Vorschub des Blatts (12) relativ zum Band (24) in einer Richtung quer zum Schreibabschnitt,

   mehrere Schreibstifteinheiten (JO, 32, ^4), die am Band (24) in gegenseitigem Abstand und in solcher Lage gesichert sind, daß sie sich gleichmäßig zu der dielektrischen Oberfläche bewegen, während sie den Schreibabschnitt durchlaufen,

   eine Einrichtung (Fig. 6) zur Einspeisung elektrischer Impulse zwischen jeder Schreibstifteinheit und der Halteeinrichtung in Zeitintervallen, die über den Schreibabschnitt verteilt sind, P um ein latentes Bild einer Zeile in Form von elektrostatischen Ladungen auf der Oberfläche des Blatts (12) zu erzeugen,

   eine Bildpulverauftrageinrichtung (60) zum Auftragen von entgegengesetzt geladenem Bildpulver auf die Oberfläche des Blatts (12), und

   eine Fixiereinrichtung (62) zum Fixieren des Bildpulvers zur Erzeugung einer Hartkopie des Bilds.

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   2. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schreibstifteinheit (30, 32, 34) einen Schreibstift (36) und einen Halter (78) hat, der am Band (24) befestigt und durch den der Schreibstift federnd an das Band anlegbar ist, während er den Schreibabschnitt durchläuft.

   3. Schreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (78) des Schreibstifts (36) ein Betätigungsglied (90) hat, durch das der Schreibstift (36)aus der Anlage an das Blatt (12) bringbar ist,und ferner eine Einrichtung (142) in der Nähe der Kante des Blatts (12), um das Betätigungsglied jeder Schreibstifteinheit zu betätigen.

   4. Schreiber nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Betätigung der Betätigungsglieder (90) eine Kurvenfläche (142) ist.

   5. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (Pig. 6) zur Einspeisung elektrischer Impulse mit der Antriebseinrichtung (38) für das Band (24) synchronisiert ist.

   6. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einspeisung elektrischer Impulse einen digitalen Speicher (162) für die Bilddaten und einen mechanisch mit der Bandantriebseinrichtung (38) gekuppelten Impulsgenerator hat, der die gespeicherten Daten aus dem Speicher zu einer der Schreibstifteinheiten (30, 32, 34) austakten kann.

   7. Schreiber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Speicher (I62) eine Speicherkapazität für eine vollständige Zeile des Bilds hat.

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   8. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einspeisung elektrischer Impulse aufweist:

   einen digitalen Speicher (162) für Bilddaten,

   eine Schaltung (166, 168) mit einer Einrichtung, durch die die Daten aus dem Speicher zu einer der Schreibstifteinheiten (30, 32, 34) getaktet werden können, und

   eine Synchronisiereinrichtung (I²K)) in vorbestimmter Lage rela-'tiv zu dem Schreibabschnitt, die mit der jeweiligen Schreibstifteinheit zusammenwirkt, um die Schaltung (3.66, 168) anzusteuern.

   9. Schreiber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schreibstifteinheit (30, 32, 34) einen Schreibstift (36) und einen Halter (78) zur Befestigung des Schreibstifts an dem Band (24) hat, wobei die Synchronisiereinrichtung (l4o) durch einen sich durch die vorbestimmte Stellung bewegenden Schreibstift betätigbar ist.

   10. Schreiber nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung (l4o) aufweist:

   eine Lichtquelle (150),
   eine Fotozelle (I69), und

   eine Einrichtung (144, 146), die einen Lichtweg von der Lichtquelle zur Fotozelle definiert, wobei der Lichtweg jedesmal unterbrochen wird, wenn einer der Schreibstifte (36) die vorbestimmte Stellung durchläuft.

   11. Schreiber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (I66, I68) die Daten synchron zu der Antriebseinrichtung (38) für das Band (24) austaktet.

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   12. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattvorschubeinrichtung umfaßt eine Einrichtung (70), um eine gewisse Länge (51) des Blatts (12) während der Erzeugung des latenten Bilds für mehrere Zeilen anzusammeln, und eine Einrichtung (55* 5²O > um nach der Erzeugung diese Länge (51) kontinuierlich durch die Bildpulverauftrageinrichtung (60) und die Fixiereinrichtung (62) weiterzutransportieren.

   15. Schreiber nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt (12) mit einer ersten Geschwindigkeit während seiner Ansammlung in der gewissen Länge (51) und mit einer höheren Geschwindigkeit durch die Bildpulverauftrag-Einrichtung (60) und die Fixiereinrichtung (62) hindurchtransportiert wird.

   14. Schreiber nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Abschneideinrichtung (50, 52), die sich zwischen dem Schreibabschnitt und der angesammelten Länge (5I) des Blatts (12) befindet, um diese abzuschneiden.

   15. Schreiber nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt als Bahn (12) vorliegt und quer zur Bahn abgeschnitten wird, und daß die Einrichtung (52, 54) zum Transport des Blatts durch die Bildpulverauftrag-Einrichtung (60) und die Fixiereinrichtung (62) ein abgeschnittenes Ende der Bahn zwischen der angesammelten Länge (51) und der Bildpulverauftrageinrichtung (60) anhalten kann.

   16. Schreiber nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattvorschubeinrichtung (55, 54) durch eine Einrichtung (56, 58, 59) betätigt wird, die das Eintreffen des abgeschnittenen Endes in einer vorbestimmten Lage erfaßt, um dieses anzuhalten.

   17. Schreiber nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattvorschubeinrichtung (55, 54) betätigt wird, indem die Ein-

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   nähme einer vorbestimmten Lage durch das abgeschnittene Vorderende des Blatts (12) erfaßt wird, damit dieses Ende festgehalten und die angesammelte Länge (51) am Schreibabschnitt vorbei mit einer ersten Geschwindigkeit zugeführt wird, daß die Blattvorschubeinrichtung nach Betätigung der Abschneideeinrichtung (50, 52) wiederum betätigt wird, um die angesammelte Länge (51) durch die Bildpulverauftrageinrichtung (60) und die Fixiereinrichtung (62) mit höherer Geschwindigkeit zu transportieren, und daß die Blattvorschubeinrichtung erneut betätigt wird, wenn die Einnahme der vorbestimmten Lage durch das hintere, abgeschnittene Ende erfaßt wird, um zur ersten Geschwindigkeit zurückzukehren.

   18. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattvorschubeinrichtung das Blatt (12) absatzweise in diskreten Schritten antreibt, um die durch die Schreibstifteinheiten (30, 32, 34) nacheinander erzeugten Bildzeilen zu trennen.

   19. Schreiber nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schritte während der Erzeugung des latenten Bilds für jede Zeile auftreten.

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