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'Anordnung zum Abdruck von Schriftzeichen mittels einer Strahlung,
z. B. in einer Strahlungsschreibmaschine' Die Erfindug bezieht sich auf eine Anordnung
zum Abdruck von Schriftzeichen mittels einer Strahlung, z. B. in einer Strahlungsschreibmaschine,
bei der aus einem Schriftzeichenspeicher für extrem kurze Zeit wahlweise aufrufbare
Schriftzeichen eine längere, für den Abdruck erforderliche Zeit bereitgehalten werden
können Es sind Strahlungsschreibmaschinen bekanntgeworden[1] , bei denen der Abdruck
eines Schriftzeichens durch ein lichtstrah-@enbündel erfolgt, das durch eine vo@
jedem Abdruck wahlweise ind en Strahlergang einschaltbare Schriftzeichenvorlage
schabloniert wird und anschließend beispielsweise die Schicht eines Farbbandes an
den von der Strahlung getroffenen Stellen erweicht. Durch den Andruck des auf diese
Weise aktivierten Farbbandes an die Schreibfläche erfolgt dann der Abdruck des gewählten
Zeichens.
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Diese Art der Schriftzeichenauswahl und -aufzeichnung ist jedoch nur
dann möglich, wenn die benutzte Lichtquelle
geeignet ist, in der
bei 40 bis 50 Schriftzeichen/sec zur Verfügung stehenden Abdruckzeit von ca. 10
ms eine ausreichende Strahlungsleistung bereitszustellen, die etwa in der Größenordnung
von 10 @/Schriftzeichenfläche liegt. Dies ist jedoch derzeit nut mit einer Laserstrahlung
zu erreichen. Da aber für den Einbau in Schreibmaschinen kostenmäßig vertretbare
Laser noch nicht verfügbar sind, ist das Prinzip des direkten Abdruckes durch ein
profiliertes Strahlenbündel in der Praxis zur Zeit nicht realisierbar.
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Es ist außerdem ein Schreibsystem bekanntgeworden [2], das für den
Abdruck von Schriftzeichen mittels einer kostengünstigen, normalen Lichtquelle einen
im Strahlengang angeordneten optothermischen Wandler vorsieht und durch gesonderte
Energiezuführung im Wandler eine dem eingestrahlten Schriftzeichenmuster entsprechende
Joule'sche Erwärmung hervorruft und demzufolge die Temperatur in den bestrahlten
Bereichen erhöht.
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Dadurch gibt der Wandler ein dem Schriftzeichen konforme@ Zeichenmuster
an die Aufzeichnungspartikel ab.
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Aufgrund bisher vorliegender Versuchsergebnisse kann mit der Einführung
des erwähnten Wandlers ein Leistungs-Verstärkungsfaktor bis etwa 1000 erreicht werden.
Die erforderliche Bestrahlungsstärke der Schreibposition verringert sich dadurch
auf etwa den einfachen wert der Solarkonstante, also auf einen mit bekannten Lichtquellen
erreichbaren Wert.
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Das erwähnte Schreibsystem mit optothermischem Wandler war allerdings
bisher nur in Verbindung mit Zeichenauswahlsystemen funktionsfähig, bei denen für
Jeden Abdruck eine wirksame Bestrahlungszeit von etwa 10 ms gewährleistet ist. Es
hat also beispielsweise die Verwendung von elektromechanischen Schablonenauswahl-Einrichtungen
oder gleichwertiger Mittel zur Voraussetzung. Bekannte Sinrichtuggen dieser Art
erfordern andererseits einen nicht geringen kafwand an mechanischen Vorrichtungen
und elektromechanischen Steuerelementen, der sich u. U. kostenmaßig ungünstig auf
den Preis einer Schreibmaschine auswirken kann.
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Es wird daher angestrebt, den technischen Aufwand durch Vereinfachung
der Mechanik zu reduzieren und die Auswahisteurung weitgehend durch elektronische
Schaltmittel zu erreichen Ein bekannter Vorschlag [3], dies zu realisieren, besteht
darin, als Schriftzeichenmagazin ein unproblematisches und relativ billig herstellbares
Schablonenrad zu verwenden, das mit ca. 2000 Umdr/min kontinuierlich angetrieben
wird. Aus den Schablonenkranz eines solchen Schablonenrades kann auf einfache Weise
mit an sich bekannten elektronischen Mitteln Jedes an einem Eingabeianual adressierte
Schriftzeichen dadurch ausgewiählt werden daß durch einen Impuls im geeigneten Zeitpunkt
die gewählte Schablone durchstrahlt und das so
profilierte Lichtbündel
im Sinne einer Aufzeichnung wirksam wird. Allerdings beträgt bei kontinuierlich
laufendem Typen rad die für eine Darstellung des jeweiligen Schriftbildes zulässige
Zeit nur maximal etwa 10 P£rE da andernfalls ein verwischtes Schriftbild an die
Abdruckeinrichtung übermittelt wurde. Diese verfügbare Zeit ist, wie oben bereits
ausgeführt, um Größenordnungen zu kurz um mit den bekannten Mitteln einen sofort
sichtbaren Abdruck zu ermöglichen.
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Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie schlägt vor, im Strahlengang
einer meist sehr kurzzeitig wirksamen, von eine Zeichenauswahl-Einrichtung mit der
Zeicheninformation versehenen Projektionsstrahlung einn an sich bekannten E4.1 t
[5J löschbaren optischen Speicher vorzusehen, der in den Bereichen des auf ihn projizierten
Zeichens in seiner Strahlungsdurchlässigkeit bleibend veränderbar ist und i.m Zustand
einer solchen Zeichenspeicherung für eine länger wirksame Abdruckstrahlung als Schablone
dient.
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Weitere Merkmale der Erfindung und Beispiele ihrer Anwendung sind
in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden Text erläutert. Es zeigen: Fig.
1 eine Veranschaulichung des optischen Speichers als Schablone;
Fig,
2 eine schematische Gesamtanordnung der Schriftzeichen-Auswahlvorrichtung und der
Abdruckvorrichtung; Fig. 3 eine Umlenkvorrichtung für das Strahlenbündel zwischen
'Speichern' und 'Drucken'; Fig. 4 eine Anordnung mit bandförmigen Speicher; Fig.
5 eine Anordnung mit optischem Speicher und optothermischem Wandler.
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Das Prinzip eines in der erfindungsgemäßen Anordnung vorteilhaft einsetzbaren
optischen Speichers geht aus dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel hervor. Darin
sind 1 und 2 strahlungsdurchlässige bzw. transparente, elektrisch leitende Schichten
(Elektroden), die beispielsweise aus Zinnoxid (SnO) bestehen können Zwischen ihnen
sind in einer kompakten Schichtung eine fotoleitende Schicht 3, beispielsweise bestehend
aus Kadmiumsulfi (C@S), und eine Speicherschicht 4, bestehend beispielsweise aus
einem doppelbrechenden ferroelektrischen Material (Bi12Si O20), eingeschlossen.
Dieses Material ist im unpolarisierten Zustand z. B. milchig trübe, so daß auftreffendes
Licht diffus reflektiert wird.
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Liegt eine Spannung U1 mit der angedeuteten Polarität an den Elektroden
@ und 2, so entsteht nach Maßgabe des durch die Schichten 3 d 4 bestimmten Spannungsteilverhältnisses
eine elektrische Feldstärke in der Speicherschicht 4, die
im unbeleuchteten
Zustand der fotoleitenden Schicht 3 den Wert Ei hat. Diese in 4 auftretende Feldstärke
bewirkt keine ausreichende Polarisation, so daß der optische Zustand der Speicherschicht
4 zunächst unverändert bleibt.
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Wird nun ein Zeichen durch die Schicht 1 auf die fotoleitende Schicht
3 projiziert, so erhöht sich an den beleuchteten Stellen 5 die Leitfähigkeit der
fotoleitenden Schicht, und die elektrische Feldstärke in 4 erhöht sich an diesen
Stellen auf einen Wert E2. Dabei kann ohne Schwierigkeit ein Feldstär-E2 keverhältnis
von z. B. = 10 erreicht werden. Hierdurch wird E1 die Polarisation des ferroelektrischen
Materials in 4 so stark erhöht, daß die Trübung verschwindet und das Material durchsichtig
wird. Es ändert sich also die Strahlendurchlässigkeit der Speicherschicht 4 in Anhängigkeit
von dem Beleuchtungszustand. Bei geeigneter Auslegung der Schichtung kann auf diese
Weise eine Änderung des Transmissionsgrades um 100 ... 1000 erreicht werden.
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Der dem eingestrahlten Zeichen entsprechende örtlich veränderte Transmissionsgrad,
also die an beeuchteten Stellen resultierende Durchsichtigkeit, bleibt als Remanenzzustand
im Material der Speicherschicht 4 erhalten, kann aber z. B. durch ein abklingendes
elektrisches Wechselfeld bei gleichzeitiger Gesamtbeleuchtung wieder gelöscht werden.
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Das auf diese Weise eingespeicherte Zeichen ist also infolge örtlicher
Aufhebung der erwähnten diffusen Reflexion auf dem Speicherelement sichtbar und
kann bei Bedarf nachträglich gelöscht und korrigiert werden.
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Die Möglichkeit, ein von einer Zeichenauswahl-Einrichtung nur sehr
kurzfristig projiziertes Zeichen als durchsichtiges Abbild zu speichern, dient nun
erfindungsgemäß dazu, ein solches Speicherbild für eine länger andauernde Abdruckstrahlung
als Schablone zu benutzen.
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ig. 2 zeigt schematisch eine beispielsweise erfindungsgemäße Anordnung,
aus der die für den Einspeichertorgang sowie für den Abdruckvorgang vorgesehenen
Elemente ersichtbar sind.
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In der Darstellung ist 6 eine Lichtquelle, die über eine Optik 7 die
Schriftzeichen eines Schablonenrades 8 mittels des Strahlenbündels 6a - 6b auf den
optischen Speicher 9 projizieren kann.
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Die Einspeichezung eines Zeichens geht beispielsweise in folgender
Weise vor sich: Wird an der Tastatur einer Eingabevorrichtung 10, die beispielsweise
ein mit dem Schablonenrad 8 synchronisierten Ringzähler enthält, eine Schriftzeichentaste1
(z. B. 'C') gedrückt, so gelangt vom Zähler dann ein Impuls α an ein Koinzidenzglied
11, sobald er die vorgewählte Stellung erreicht. Da in
der
Synchronisationsbedingung das Zeichen 'C' des Schablonenrades
dem Speicher 9 gegenübersteht, gelangt im gleichen Augenblick ein Ylon einem Abtastkopf
12 des Schablonenrades abgegebener Impuls ß an das Koinzidenzglied. Dadurch ist
die Koinzidenzbedingung erfüllt, und das Koinzidenzglied gibt einen Aktivierungsimpuls
an den Speicher 9, der da durch aufnahmebereit wird. Gleichzeitig oder alternativ
wird von 11 ein die Lichtquelle 6 ienschaltender bzw. die Projektionsstrahlung 6a
auslösender Impuls # abgegeben und mittels des Strahlenbündels 6a die Speicherung
des gewählten Zeichens bewirkt. Der Aktivierungsimpuls γ kann dabei mit der
oben erwähnten Speicherspannung U1 identisch sein.
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Durch einen Impuls #' wird anschließend die Strahlungsquelle 13 eingeschaltet,
die mit ihrem Strahlenbündel 13a über die Qptik 14 und den nunmehr als Schablone
wirkenden optischen Speicher 9 den Abdruck auf dem Aufzeichnungsblatt 15 bewirkt.
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Nach dem erfolgten Abdruck wird der Speicher bei bedarf in der erwähnten
Weise gelöscht und dadurch für die Aufnahme eines neuen Zeichens vorbereitet.
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Selbstverständlich ist es in an sich bekannter Weise auch möglich
die Strahlenbündel 6b und 13a durch einen flexiblen Faser-Lichtleiter zu transportieren.
In diesem Fall wären
den Lichtquellen 6 und 13, dem Schablonenrad 8 und dem Aufzeichnungsblatt 15 während
des Schreibens nicht erforderlich, da die Zeilenvorschubbewegung durch die Bewegung
eines der Lichtleiterenden bewirkt werden kann.
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Anstelle der beiden in Fig. 1 gezeigten Lichtquellen 6 und 13 kann
man unter entsprechenden Voraussetzungen auch mit einer einzigen auskommen. Angenommen,
die Lichtquelle 6 sei während der Einspeicher- und Abdruckzeit dauernd eingeschaltet.
Dann aktiviert der Impuls γ den optischen Speicher und veranlaßt die Einspeicherung
des an. der Tastatur 10 ausgewählten Zeichens. Danach bewirkt das Strahlenbündel
6a der gleichen Lichtquelle 6 den Abdruck, indem es-bei weiterlaufendem Schablonenrad
-sehrere Zeichen dee Schablonentades 8 durchstrahlt und gewissermaßen als integrale
Abdruckstrahlung wirkt. Da das Verhältnis zwischen Abdruckzeit und Einspeicherzeit
etwa 1000 beträgt, kann die gesamte integrale Lichtstrahlung in der verfügbaren
Abdruckzeit als ausreichend angesehen werden.
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Andere Möglichkeiten, mit einer einzigen Lichtquelle auszukommen,
sind darin n zu sehen, daß das Lichtbündel 6a z. B.
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durch geeignete mechanische und/oder optische Mittel umgelenkt werden
kann. Ein Beispiel ist in Fig. 3 gezeigt. Darin sind 16 und 16' zwei. 2-es angeordnete
Spiegel, während 17 und 17'
zwei weitere mechanisch miteinander
verbundene Spiegel darstellen, die sich während der Einspeicherung eines Zeichens
etwa vor der Zeichenebene außerhalb des Strahlenbündels 6a befinden, durch eine
automatische Steuerung Jedoch für die Abdruckzeit i: den Strahlengang rücken und
das Strahlenbün del 6a in der gestrichelt dargestellten Weise umlenken. Dadurch
wird erreicht, daß während der Abdruckzeit das Strahlenbündel nicht .-nehr schabloniert
wird, sondern unbehindert für den Abdruckvorgang zur Verfügung steht.
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Bisher wurde davon ausgegangen, daß der optische Speicher im wesentlichen
eine kompakte Schichtung darstellt, die sich in ihren Abmessungen etwa über den
Bereich einer Schreibposition erstreckt. Fig. 4 dagegen zeigt einen bandförmig ausgebildeten
Speicher 20, der im prinzipiellen Aufbau der Fig. 1 entsprechen kann0 Das durch
die Zeichenspur des Schablonenrades 8 profilierte Strahlenbündel 6b speichert gerade
das Schnf.tzeichen §R' ein. Im gleichen Augenblick dient das zu einem früheren Zeitpunkt
eingespeicherte Zeichen 'T' als Schablone für den Abdruck dieses Zeichens durch
das Strahlenbündel 13a auf dem Aufzeichnungsblatt 15. Dieser Vorgang wiederholt
sich beim Weiterlauf der Strahlungsquelle 13 relativ zum Speicherband 20 in Pfeilrichtung,
bis alle eingespeicherten Schriftzeichen abgedruckt sind. Es ist dabei gleichgültig,
ob bei diesem Vorgang das Speicherband 20 zusammen mit dem
Aufzeichnungsblatt
15 oder die Strahlungsquelle 13 bewegt Wird, In einer vorteilhaften Ausführung dieser
Anordnung kann vorgesehen sein, daß in einem ersten z, 13. von der Tastatur 10 gesteuerten
Schriebvorgang zunächst nur die Einspeicherung etwa einer vollständigen Schreibmaschinenzeile
in den bandförmigen Speicher 20 erfolgte Anschließend kann der Inhalt des Speichers
optisch geprüft und bei Bedarf durch Löschen fehlerhafter Zeichen und Neueinspeicherung
korrigiert werden. Erst nach diesem Vorgang wird - etwa gleichzeitig mit dem Kommando
für den Zeilen sprung - der Abdruck der gesamten Zeile durch die Abdruckstrahlung
13a eingeleitet. Es ist daher im Prinzip volt untergeordneter Bedeutung, ob, wie
in Fig. 4 dargestellt, die-eingespeicherten Zeichen einzeln nacheinander auf das
Schreibbiatt 15 übertragen, also nacheinander abgedruckt werden, oder ob sich die
Strahlung 13a über die gesamte Zeilenlänge erstreckt und damit die Übertragung der
ganzen Zeile in einem einzigen Vorgang erfolgt. Bei einem breiteren Speicherband
kann auch in einer ersten Zeile des Bandes eingespeichert werden, während eine zweite,
bereits eingespeicherte Zeile zur gleichen Zeit abgedruckt wird. Diese Maßnahmen
können sich auch beimautomatischen Schreiben als vorteilhaft erweisen, da sie es
ermöglichen, die maximale Einspeichergeschwindigkeit ohne Rücksicht auf die für
den Abdruck der einzelnen Zeichen benötigten Zeiten auszunutzen.
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Natürlich kann der optische Speicher auch zum Folgeabdruck auf mehreren
Blättern benutzt werden9 da seine gespeicherte Information so -lange erhalten bleibt,
bis die anfangs er wähnten Löschmaßnahmen ausgelöst werden. Die dafür erforderlichen
Konstruktionsmaßnahmen, z. B. eine gestaffelte Anordnung mehrerer Schreibwalzen
o. dgl s sind naheliegend und da her hier nicht erläutert.
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In der letzten Konsequenz der Anwendung der Erfindung ist es darüber
hinaus denkbar, den optischen Speicher blattförmig zu gestalten und den darauf zeilenweise
eingespeicherten Text in einer Kopiervorrichtung innerhalb oder außerhalb der Maschine
auf ein oder auch mehrere Blätter zu kopieren.
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In Fig. 5 ist eine Anordnung gezeigt, die einen optischen Speicher
9 gemäß Fig. 1 und 2 in Wirkverbindung mit einem an sich bekannten und daher hier
nicht beschriebenen optothermischen Wandler 21, einem Farbträger 22 mit einer thermoplastischen
Farbschicht 221 und ein Schreibblatt i5 enthält.
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Bei der Erläuterung der Wirkungsweise dieser Anordnung sei vorausgesetzt,
daß der optische Speicher 9 bereits ein Schriftzeichen in der vorbeschriebenen Weise
in den Bereichen 5 gespeichert habe, Der Speicher dient also, wie zu Fig. n erläutert,
für die Abdruckstrahlung 13a als Schablone. Das Schablonenbild gelangt nun auf eine
erste durchsichtige
Elektrode 212 des optothermischen Wandlers
21, der bei Anliegen einer Arbeitsspannung U2 an seinen äußeren Elektroden 211 und
212 das eingestrahlte Schriftzeichen in bekannter iVeise in ein Wärmebild umformt
und dieses an der Elektrode 211 bereitstellt. Das Wärmebild wird im Farbträger 22
an die thermoplastische Farbschicht 221 weitergeleitet und erweicht diese an den
dem Zeichen entsprechenden Stellen 221a, so daß das Zeichen durch leichten Andruck
des Farbträgers 22 auf dem Schreibblatt 15 abgedruckt wird.
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Es leuchtet ein, daß auch der thermoelektrische Wandler @andförmigen
ausgebildet und mit dem optischen Speicher kombiniert sein kann.
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Die beschriebene Anordnung mit einem bandförmigen Speicher 20, der
auch stabförmig ausgebildet sein kann, ermöglicht mit relativ einfachen Mitteln
einen Randausgleich. Dabei ist Voraussetzung, daß die abdruckende Lichtquelle 13
an der Speicherzeile entlanggeführt wird. Der Vorgang ist folgender: Während die
das Abdruck bewirkende Lichtquelle 13 z. B. mit gleichförmiger geschwindigkeit schrittweise
an der eingespeicherten Zeile entlanggeführt wird, wird das Aufzeichnungsblatt 15
ebenfalls gleichförmig in entgegengesetzter Richtung um einen derartigen Betrag
bewegt daß das gewünschte Zeilenende des Aufzeichnungsblattes am Schluß des Abdruckvorganges
mit
der am Zeilenende des Speicherbandes angelangten Lichtquelle 13 zusammentrifft.
Auf diese Weise werden die Zeilen während des Abdruckvorganges um das erforderliche
Maß gedehnt.
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Die Steuerung der Bewegung des Aufzeichnungsträgers kann in einer
dem Fach@ann geläufigen Weise durch ein Getriebe erfolgen, dessen Übersetzungsverhältnis
von der Endposition der gespeicherten Zeile abhängt.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Bewegung wie bei einem
Kompensationsschreiber durch einen Servomotor zu bewirken, wlecher seinerseits durch
einen Regelverstärker gesteuert wird. In bekannter Weise lassen sich dabei die jeweiligen
Positionen der den Abdruck bewirkenden Lichtquelle 13, des Zeilenendes im optischen
Speicher und des Aufzeichnungsblattes 15 etwa durch potentiometrische, optische
oder induktive Wegaufnehmer bestimmen.