DE2401943A1

DE2401943A1 - Vorrichtung zur halbton-aufzeichnung auf elektrostatischem papier

Info

Publication number: DE2401943A1
Application number: DE2401943A
Authority: DE
Inventors: John H Long
Original assignee: MUIRHEAD Inc
Current assignee: MUIRHEAD Inc
Priority date: 1973-02-05
Filing date: 1974-01-16
Publication date: 1974-08-08
Also published as: SE400008B; FR2216738B1; IT1002481B; US3830967A; CA998164A; GB1447807A; FR2216738A1

Description

Anmelderin:

Muirhead, Inc,

Mountainside, New Jersey 07Q92

Bristol Road 1101

U.S.A.

PATENTANWÄLTE

DR. ERNST STURM

DR. HORST REINHARD

DIPL.-ING. KARL-JÜRGEN KREUTZ

8000 München 40, Leopoldstraße 20/TV Telefon: {0811)39 6451

Draht: Isarpatent Bank: Deutsche Bank AG München 21/14171 Postscheck: München 9756-809

Datum 15· Januar 197Jf

Vorrichtung zur Halbton-Aufzeichnung auf elektrostatischem Papier.

Die Erfindung "betrifft einen Faksimile-Schreiber mit einem Signalkreis, dem ein analoges Faksimile-Signal zugeführt ist.

übliche Faksimile-Systeme bestehen aus einem mechanisch-optischen Abtaster, der die Kopie Zeile für Zeile zerlegt. Üblicherweise wird die Kopie mit stetiger Geschwindigkeit vorbei am optischen Abtastmechanismus bewegt. Eine kleine optische·Abtastöffnung von der Größe des entsprechenden Elements erlaubt die Zeile für Zeile-Abtastung der gesamten Kopie. Das durch die Abtastöffnung übertragene Licht wird auf einen fotoelektrischen Sensor gerichtet. Das Ausgangssignal des Sensors ist ein elektrisches Signal wechselnder Amplitude, das ein Maß für die optische Dichte in der Kopie ist.

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Das· Ausgangssignal des obenbeschriebenen fotoelektrischen Sensors wird üblicherweise auf ein Trägerfrequenz- oder Bildfrequenzsignal bezogen· Das Trägerfrequenzsignal wird normalerweise in einen Modulator oder eine Steuereinheit eingegeben, um - eine Trägerfrequenz zur Übertragung über übliche Kommunikationsnetzwerke zu modulieren·

, Die Signale werden empfangen und einem Schreiber eingegeben, der eine Kopie oder ein Faksimile der ursprünglich abgetasteten Kopie ! anfertigt. In Faksimile-Systemen wurden bisher viele Verfahren ': zur Aufzeichnung dieses Signals angewendet. Die fotografische Aufzeichnung ist eine der ersten und besten Wiedergabeverfahren·

Ein anderes allgemeines Verfahren ist die elektrolytische Aufzeichnung, bei der der Datenträger dadurch markiert wird, daß ein elektrischer Strom durch den Träger fließt. Druckempfindliche Aufzeichnung, bei der Karbonpapier und einfaches Papier oder etwas Entsprechendes verwendet wird, ist noch ein weiteres allgemeines Verfahren der Faksimile-Reproduktion, Auch weitere Verfahren, wie die Tintenspritzmarkierung, werden verwendet·

!Eine der neuesten Faksimile-Wiedergabearten ist die sog· elektrostatische Aufzeichnung, Beim elektrostatischen Verfahren wird eine elektrische Ladung auf ein dielektrisch beschichtetes Blatt aufgetragen und so ein gespeichertes Bild erzeugt, das der ursprünglich abgetasteten Information entspricht. Das gespeicherte Bild wird dadurch entwickelt, daß das Blatt mit einem klaren puderförmigen Toner bestreut wird, der auf den Stellen am Blatt haftet, an denen Ladung en vorhanden sind. Der Toner wird im allgemeinen !durch Anwendung von Wärme fest auf das Blatt gebracht, um eine dauerhafte Aufzeichnung zu erhalten.

Bei der Verwendung solcher Systeme sind verschiedene Schwierigkeiten aufgetaucht. Zum Beispiel sind die beim fotografischen System verwendeten Materialien relativ teuer, da beim Datenträger

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Silber verwendet wird« Das elektrostatische Verfahren verwendet wenj^r kostspielige Materialien, doch ist es ein Schwarz-Weiß-System, und so ist es von Natur aus schwieriger, die ganze Grau-Skala oder Halbton-Bilder zu erhaltene Bei der elektrostatischen Aufzeichnung ist es deshalb notwendig, ein anderes Verfahren anzuwenden, das ein Bild erzeugt, das ähnlich dem Bild ist, das ■ bei der Herstellung von Drucken- im Rasterverfahren erzeugt wird. . Der einzig praktische Weg, eine Tonskala bei elektrostatischer . Aufzeichnung zu erreichen, besteht darin, daß Bilder einer Viel- ;

_: zahl von im Abstand angeordneter Figuren, wie beispielsweise Punkte oder Striche verschiedener Größen, gebildet werden. So wird ein hellerer Ton durch eine Vielzahl von größenordnungsmäßig kleinen und in geringem Abstand angeordneter Punkte er- ^: reicht, während ein dunklerer Ton durch die Verwendung größerer Punkte erreicht wird. Dieses System ist das sog, CFVD-(constant frequency variable dot)Verfahren der Halbton- oder Grau-Skalen-Aufzeichnung, welche bei der Faksimile-Aufzeichnung seit vielen Jahren Verwendung findet. Das Verfahren zur Erzeugung verschiedener Grau-Schattierungen aus der einheitlichen Dichte der Punkte besteht darin, daß die Anzahl der Punkte konstant gehal- \ ten wird, jedoch die Größe der Punkte geändert wird. j

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aufzeichnungskrexs zu ^

schaffen, mit dem es niglich ist, Halbton-Bilder auf elektro- ; statischem Aufzeichnungspapier zu erzeugen. -

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der | Faksimile-Schreiber eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Rechteck-Taktimpulses, eine Vorrichtung zum Integrieren des Rechteck-Taktimpulses in eine dreieckförmige'Impulsform, eine Vorrichtung '. zur Erzeugung einer Bezugsspannung, eine Vorrichtung zum Verschieben des dreieckförmigen Impulses bezüglich der Bezugsspannung entsprechend der Größe des analogen Signals und zur Erzeugung von Signalen wechselnder Zeitdauer, und eine Vorrichtung enthält, die unter Verwendung der Signale wechselnder'Zeitdauer

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Markierungsströme erzeugt, worauf die Dauer der Markierungsimpulse sich hinsichtlich ihrer Länge verändern und auf die Höhe des dreieckförmigen· Impulses zentriert wird, so daß auf der aufgezeichneten Kopie eine Rasterwirkung erreicht wird.

Auf diese Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Schreiber möglich, eine Vielzahl von Punkten oder Strichen in einheitlichem Maße oder einheitlicher Frequenz zu erzeugen, bei denen die Größe der Punkte veränderbar ist, so daß das Aussehen der Kopie sich in der Ton-Skala von weiß nach schwarz ändert, wobei der Grad mit dem Grad bei fotografischen Kopien vergleichbar ist, so daß die Beschränkung des elektrostatischen Verfahrens überwunden ist. Der Schreiber wandelt eine Rechteckwelle in eine dreieckförmige Welle, die zu wechselnden Zeitpunkten hinsichtlich ihrer Höhe umgewandelt wird, um so verschiedene Längen der Steuersignale zu erhaltene Diese Steuersignale werden dazu verwendet, die Länge der Markierung zu verändern. Wenn man beispielsweise den Markierungsstrom im einen Falle für eine kurze Zeit anläßt und im zweiten Falle für eine lange Zeit, so würde die zweite Markierung größer, jedoch wird wegen der Schreiberbewegung, während der Strom da ist, eine längere Markierung derselben Breite wie die kürzere Markierung erzeugte Wenn die Markierungen lang genug sind, wird eine ungeteilte Linie erzeugt.

Mit der vorliegenden Erfindung können vorteilhaft Halbton-Bilder hoher Wiedergabetreue auf elektrostatischem Papier aufgezeichnet werden, mit dem normalerweise lediglich ein einfaches Schwarz auf weißem Hintergrund erzeugt werden kann.

Mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine gewünschte Halbton-Kompensation erzielt werden, mit der ein Bild verbesserten Aussehens erzeugt wird_e

Dies wird dadurch erreicht,, daß eine Vorrichtung geschaffen ist, die Markierungsströme mit gesteuerter Abweichung vom vorher-

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gehenden Signal erzeugt, was dadurch erreicht wird, daß das die Kopie erzeugende Signal abgewandelt ist, um ein gefälligeres Aussehen der aufgezeichneten Kopie zu erhalten· Dies wird durch eine Vorrichtung zur Änderung der dreieckförmigen Welle erreicht, mit der die im wesentlichen lineare Form der Seitenflanken der dreieckförmigen Welle eine nichtlineare Form erhalten.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird· Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Faksimile-Schreiberkreises, der auf ein analoges Faksimile-Signal zur Markierung eines elektrostatischen Datenträgers anspricht,

Fig. 2 ein Sclialtschema mit dem Integrierkreis, dem Amplitudenformer und dem Differenzierkreis der Figo 1,

Fig. 3 einen Schaltkreis des Schwellwertdetektors der Figo 1,

Fig, Zj. den dreieckförmigen vom Integrierkreis hergestellten Impuls,

Figβ 5 den geformten dreieckförmigen Impuls,

Fig, 6 den mit einer Impulsspitze vom Differenzierkreis versehenen geformten Impuls der Fig, 5»

Fig, 7 die Wellenform des analogen Signals,

Fig. 8 die vom Operationsverstärker erzeugte Wellenform und

Fig, 9 die vom Schwellwertdetektor erzeugte und dem Signalverstärker zugeführte Wellenform,

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In Fig. 1 ist ein Faksimile-Schreiber dargestellt, der den erfindungsgemäßen Aufzeichnungskreis enthält.

Der Aufzeichnungskreis weist einen Rehteck-Impuls-Generator 10 geeigneter Frequenz auf, der einen Integrierkreis 11 über eine Leitung 12 speist. Das integrierte Ausgangssignal 13 läuft durch einen Verstärker \ί\. und einen Amplitudenforraer 15· Der Ausgang des Amplitudenformers 15 wird zu einem der Eingänge 18 eines Mischers oder Operationsverstärkers 19 geführt. Der andere Eingang 18a des Operationsverstärkers 19 wird mit einem analogen Faksimile-Signal gespeist. Der Ausgang 20 des Operationsverstärkers 19 ist mit einem Schwellwert-Detektor 21 verbunden, dessen Ausgang 22 über einen Signalverstärker 2if, der Ausgangsleitungen 25 und 26 besitzt, mit einem Schreiber 27 verbunden ist. Elektrostatisches Aufzeichnungspapier 29 wird im Schreiber zwischen einem Schreiber 30 und einer Platte· 31 markiert. Ein Differenzierkreis 3^, der einen Widerstand 32a und einen Kondensator 32b enthält, ist mit dem Ausgang des Rechteck-Impuls-Generators 10 über eine Leitung 33 verbunden. Der Ausgang 17 des Amplitudenformers 15 ist mit dem Widerstand 32a verbunden und der differenzierte Ausgang ist über eine Leitung 33& mit dem Mischereingang 18 verbunden.

Der Integrierkreis 11, der schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, enthält einen Transistor ^0, der sein Eingangssignal vom Rechteck-Impuls -G en er at or 10 über seine Basis i+1 erhält. Sein Emitter if2 ist geerdet. Der Kollektor ijif ist mit einer Spannungsquelle h^> über einen Widerstand ^6 verbunden· Der Kollektor l\k ist mit Integrierelementen in Form des Widerstandes Jf7 und des Kondensators if-9 verbunden, wobei das andere Ende des Kondensators if9 geerdet ist. Der Amplitudenformer 15 folgt dem Verstärker 1 i+- und ist mit diesem über einen Kondensator 50 verbunden. Der Amplitudenformer 15 enthält ein Paar entgegengesetzt geschalteter Dioden 51 und 52, die parallel zu einem variablen Widerstand 53 geschaltet sind und über einen Widerstand 5A- geerdet sind.

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Der Schwellwert-Detektor 21, der schematisch in Fig· 3 dargestellt ist, enthält einen npn-Transistor 60, an dessen Basis 61 über einen Widerstand 62 der Ausgang 20 des Operationsverstärkers 19 geschaltet ist. Der Emitter 63 ist geerdet und der Kollektor Gk über einen Widerstand 66 mit einer Spannungsquelle verbundene

Beim Betrieb des Aufzeichnungskreises wird der Mischer oder Operationsverstärker 19 mit einem analogen Faksimile-Signal gespeiste Das analoge Signal, dessen Wellenform in Fig« 7 dargestellt ist, entspricht bei 70 einer tiefschwarzen Kopie, bei 71 einem Grau- oder Halbton, bei 72 einem hellen Weiß, bei 73 einem tiefen Schwarz, bei 7k einem sehr hellen nicht weißen Ton und bei 75 einem dunklen 6rau_e

Die analogen Signale 70 - Ί3 werden mit einem Steuersignal 86 im Operationsverstärker 19 gemischt. Das Steuersignal 86 kommt ursprünglich vom Rechteck-Impuls-Generator 10 und ist im Integrierkreis 11 integriert, so daß, wie in Fig. l\. dargestellt, eine dreieckförmige Wellenform 86 gebildet wird. Die dreieckförmige Wellenform 86 weist Seiten linearer Form auf. Im Amplitudenformer 15 erhält die dreieckförmige Wellenform 86 eine gewünschte nichtlineare Form 87, wie in Fig. 5 dargestellt. Der Wellenform 87 wird dann vom Differenzierkreis ~$2. eine Impulsspitze 88a zugegeben, so daß die Wellenform 88 der Fig» 6 gebildet wird.

Im Mischer oder Operationsverstärker 19 wird die mit der Impulsspitze versehene Wellenform 88 mit dem analogen Signal 70-75 gemischt, so daß man das in Fig. 8 dargestellte Signal 80 - 85 erhält, bei welchem die entsprechenden Teile des Signals mit denselben Einer-Ziffern wie in Fig_e 7 gekennzeichnet sind.

Angenommen, der Kreis wird ohne die Verwendung des Amplitudenformers 15 und des Differenzierkreises 33 betrieben, so besitzt die dem Mischer 19 zugeführte Wellenform dreieckförmige Gestalt,

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deren Flanken linear sind. Die Zeitkonstante des RC-Gliedes Ifl,h9 ist im Vergleich zur Periode der Rechteckwelle groß, so daß die Integration eine nahezu einwandfreie dreieckförmige Wellenform ergibt« Im Mischer 19 erzeugen die vereinigten analogen und dreieckförmigen Wellenformen ein Signal mit konstanter Spitze-Spitze-Amplitude, jedoch verändert sich das augenblickliche Niveau entsprechend einem Bezugsniveau linear entsprechend dem Niveau des analogen Signals. So erreicht das dreieckförmige Signal entsprechend einem Schwellwert verschiedene Stellungen oder Niveaus, wie bei 80 - 85 dargestellt»

Das Signal 80 - 85 wird dem Schwellwert-Detektor 21 zugeführt und erzeugt eine Reihe von Ausgangs-Impulssignalen verschiedener Breite, wie in Fig. 9 an Hand der Bezugsziffern 90 - 95 dargestellt, bei welchen die entsprechenden Teile des Signals mit denselben Einer-Ziffern wie in Fig. 8 gekennzeichnet sind. Bei einer vollkommenen dreieckförmigen Wellenform ändert sich die Länge der Ausgangsimpulse 90 - 95 linear mit der Amplitude des Faksimile-Eingangssignals. Es können verschiedene Implementierungen eines Pulsmodulators oder Schwellwertmischers verwendet werden.

Gemäß dem vereinfachten Schema der Fig. 2 integriert der RC-Integrierkreis 11 die Rechteckwellen· Der Verstärker 1*f ist ebenso wie der Operationsverstärker 19 bekannt, welcher ein festes Schwellwert-Ausgangssignal hoher Verstärkung besitzt«. Der Verstärker \k verstärkt die integrierte Wellenform und setzt sein Niveau ins Verhältnis zu einem Bezugspunkt. Der Schwellwert-Detektor schaltet schnell von einem Zustand in den entgegengesetzten, wenn der Schwellwert erreicht ist, so daß sein Ausgangssignal 90 - 95 gleich einer Reihe rechteckiger Wellen verschiedener Impulsbreite ist. Dieses Signal wird dem Schreiber 30 über den Verstärker 2.1+ zur elektrostatischen Markierung zugeführt.

Ein verbessertes Aussehen der Kopie wird durch den Amplitudenformer 15 erreicht. Dieser wird dazu verwendet, um eine gesteuer-

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te Abweichung von der Linearität des Eingangssignales im Bezug auf die Dichte der übertragenen Kopie zu erhalten, um so optimale Resultate zu ahalten, um beispielsweise die mittleren Grau-Töne zu "öffnen" und die hellen, dunklen und Grau-Töne zu unterdrücken. Ein anderer Vorteil der geformten Welle liegt darin, daß Nachstellungen am System bei dem schwarzen und weißen Ende der Grau-Skala weniger kritisch sind, da schlechte Einstellungen an den Enden des Bereichs kleinere relative Änderungen am Ausgangssignal erzeugen·

Im Amplitudenformer 15 wird die integrierte Welle 86 entsprechend der mit 87 bezeichneten geformte Es sei bemerkt, daß der Beginn 87& der Wellenform 87 und der nahe der Spitze liegende Bereich 87c steiler gemacht sind, was sich in geringeren Änderungen der Ausgangs-Impulsbreite auswirkt als Verschiebungen im Zwischenbereich 87b. Dadurch ergibt sich der obenerwähnte Effekt, daß die mittleren Grau-Töne "geöffnet" und die helleren und dunklen Grau-Töne unterdrückt werden·

Eine weitere Verbesserung der Kopie wird dadurch erreicht, daß der Differenzierkreis J>2 verwendet wird, durch den der Wellenform 88 der Fig· 6 eine Impulsspitze 88a hinzugefügt wird· Durch die Verwendung des Differenzierkreises werden diese Spitzenimpulse im gemeinsamen Widerstand 5^ der Fig· 2, über den der Endausgang gebildet wird, dem die geformte Welle aufweisenden Ausgang 17 überlagert· Es sei bemerkt, daß die Phase der dreieckförmigen integrierten Wellenform 86 - 88 und der Impulsspitzen 88a vom Differenzierkreis 32 derart sind, daß der spitze ■ Impuls an der Spitze oder am Scheitel der dreieckförmigen Wellen-· form hinzugefügt wird« Das Hinzufügen der Spitze 88a zur Wellen- | form 871 womit die Wellenform 88 gebildet ist, ergibt verschiedene Vorteile, Daß die Verstellungen der Endpunkte, wie oben dargelegt, weniger kritisch sind, wird weiter verbessert. Es ist ferner der Grenzbereich des Systems weiter auseinandergezogen, so daß nahezu jedes empfangene und verwendbare Signal

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enthalten ist, ohne daß man entweder an der weißen oder schwarzen Grenze plötzlich gegen einen Schwellwert (Wand) kommt. Mit anderen Worten, das Faksimile-Aufzeichnungssystem v/ird bei allen Signal-Niveaus im dynamischen Zustand gehalten·

Wenn auch eine spezielle Ausführungsform an Hand der Zeichnung dargestellt ist, so versteht es sich, daß auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassene

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Claims

Pat entansprüche

1J Faksimile-Schreiber mit einem Markierungskreis, dem ein analoges Faksimile-Signal zugeführt ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß er eine Vorrichtung (10) zur Erzeugung eines Rechteck-Taktimpulses, eine Vorrichtung (11) zum Integrieren des Rechteck-Taktimpulses in eine dreieckförmige Impulsform (86), eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Bezugsspannung, eine Vorrichtung (19, 21) zum Verschieben des dreieckförmigen Impulses (86) bezüglich der Bezugsspannung entsprechend der Größe des analogen Signals (70 - 75) und zur Erzeugung von Signalen (90 - 95) wechselnder Zeitdauer, und eine Vorrichtung enthält, die unter Verwendung der Signale (90 - 95) wechselnder Zeitdauer Markierungsströme erzeugt, worauf die Dauer der Markierungsimpulse sich hinsichtlich ihrer Länge verändern und auf die Höhe des dreieckförmigen Impulses (86) zentriert wird, so daß auf der aufgezeichneten Kopie eine Rasterwirkung erreicht wird.

2. Faksimile-Schreiber nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorrichtung (32) zur Erzeugung einer Impulsspitze (88a)

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zum dreieckförmigen Impuls (86) vorgesehen ist, um so im Falle einer schlechten Einstellung des Signalniveaus eine bessere Tonqualität zu erreichen·

3· Faksimile-Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine Vorrichtung (15) zur Erzeugung einer nichtlinearen Form aus dem dreieckförmigen Impuls (86) und eine Vorrichtung enthält, mit der unter Verwendung des nichtlinearen Impulses (87) die Signale (90 - 95) wechselnder Zeitdauer erzeugt werden, welche entsprechend einer gewünschten Halbton-Kompensation modifiziert sind,

I+· Faksimile-Schreiber nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine Vorrichtung (J>2.) zur Erzeugung von Impulsspitzen (88a) zum nichtlinearen Impuls (87) aufweist, um so im Falle einer schlechten Einstellung des Signalniveaus eine bessere Tonqualität zu erreichen·

5· Faksimile-Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung zum Verschieben des dreieckförmigen Impulses (86) ein Operationsverstärker (19) ist·

6· Faksimile-Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung, mit der unter Verwendung der Signale (90 - 95) wechselnder Zeitdauer Markierungsimpulse erzeugt werden, eine Basis-Emitter-Schaltung eines Transistors (60) enthält·

7· Faksimile-Schreiber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Erzeugung von Impulsspitzen (88a) zum dreieckförmigen Impuls (86) ein Differenzierkreis

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für die Rechteckwelle ist.

8» Faksimile-Schreiber nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung der Impulsspitzen (88a) zum nicht linearen Impuls (87) ein Differenzierkreis (32-) für die Rechteckwelle ist.

9. Faksimile-Schreiber nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines Impulses (87) nichtlinearer Form aus dem dreieckförmigen Impuls (86) ein Amplitudenformer (15) ist.

10. Faksimile-Schreiber nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenformer (15) ein Paar entgegengesetzt geschalteter Dioden (51» 52) aufweist, die parallel zu einem Widerstandskreis (53) geschaltet sind.

ο Faksimile-Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Erzeugung von Signalen wechselnder Zeitdauer vorgesehen ist, wobei die Veränderungen in der Spitze des dreieckförmigen Impulses zentriert sind.

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