DE2558380A1

DE2558380A1 - Vorrichtung zum punktweisen einwirken auf einen informationstraeger

Info

Publication number: DE2558380A1
Application number: DE19752558380
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Ing Giessner
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1977-07-07
Also published as: GB1531789A; JPS5282519A; US4049108A

Description

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C R CORfORATION Dayton, Ohio (V.St.A.)

VORRICHTUHG ZUM PUNKTWEISER EInHlRKEa AUF EINEN INFORMATIONSTRÄGER

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum punktweisen Einwirken auf einen Informationsträger, zum ueispiel zuni Stanzen von Löchern oder Drucken von aus Punkten, Stricnen oder dergleichen bestehenden Buchstaben mittels einer geyen den Informationsträger durch ein Federglied oder einen Elektromagneten anschlagbaren ötanz- ouer Drucknadel oder dergleichen.

Vorrichtungen der vorgenannten Art werden zum Beispiel als betätigungsrnechanismen in Mosaikdruckköpfen verwendet. Aus der Englischen Patentschrift 1 26b 710 ist ein Mosaikdruckkopf der eingangs genannten Art bekannt, der aus mehreren Klappanker-Elektromagneten besteht. Jeweils beim Erregen eines Elektromagneten erfolgt durch die Anzugsbewegung des Ankers Über eine mit diesem verbundene Nadel ein punktförmiger Abdruck auf eine« Informationsträger. Nach erfolgtem Abdruck wird jeweils der Elektromagnet entregt, wodurch mittels einer blattfeder die Drucknadel in die Ruhestellung zurückgezogen wird. Bei diesem bekannten Mosaikdruckkopf ist es von Nachteil, daß zur übertragung des für den Drucknadelanschlag erforderlichen Energie-Impulses relativ viele mechanische Einzeltelle und Gelenke erforderlich sind, die ihrerseits Grenzen bezüglich einer billigen und wirtschaftlichen Fertigung setzen.

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Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2 154 ist bereits ein als Zeilendrucker konzipierter Mosaikdrucker bekannt, der in bezug auf den vorgenannten Mosaikdruckkopf einfacher aufgebaut ist, da er weniger bewegliche Teile und Gelenke aufweist. Bei diesem Mosaikzei!andrücker ist in Zeilenrichtuno eines AufzeichiiuiKistrü-jers ein kammartiges Teil eingeordnet, dessen einzelnen "Zunseri" jeveils ein ti-förmi gor Llektroniagnet zugeordnet ist. Das kariro form ige Teil bestellt aus ferromagnetische*;! elastischen Stahl. Durch Erregen eines Elektromagneten kann jeweils die zugeordnete "Zunge" aus ihrer Ruheposition ahnelenkt v;erden, um einen punktförmigen Abdruck auf einei.i Informationsträger zu erzeugen. Dieser bekannte Zeilendrucker weist den Nachteil auf, daß entlang aer Druckzeile eine Vielzahl von U-förmigen Elektromagneten und diesen zugeordnete Zungen erforderlich sind, was wiederum hohe Fertigungskosten bedinge.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum punktweisen Einwirken auf einen Informationsträger der eingangs genannten Art aufzuzeigen, die wem"gor Teile als die bekannten Vorrichtungen aufweisen und die somit eine preisgünstigere H&rstel1unj eines Mosai kdruckkopfes erm'ügl i often*

Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß das einer Elektromagnetspule zugeordnete Federglied neben seiner Funktion als 3etötigungskraftquelIe für die Stanz- oder Drucknadal oder dergleichen als Hagnetflußpfad ausgebildet ist, über den der aus einem Ende der Elektromagnetspule austretende Magnetfluß zum anderen geleitet wird.

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Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung sind in den UnteransprUcben enthalten«

Itu Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen weist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung den Vorteil auf, daß sie weniger Teile und Gelenke zur übertragung des NadelantriebsRiomentes benötigt, da das Federglied sowohl für die Bewegungsübertragung als auch für die i'ibertrgoung aas ftaonetflusses verwendet wird. In? folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren im einzelnen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung geir.af; der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung geRiiiß Fig. 1;

Fig. 3A und 3B Führungsmöglichkeiten von Drucknadeln, die mit dem Federglied der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemä'D Fig. V und 2 verbunden sein können;

Fig. 4A und 4b zwei weitere etwas abgewandelte Vorrichtungen gemäß der Erfindung;

F1g. 5 ein weg-Zeitdiagramr.t zur Darstellung der bewegung des in der Vorrichtung ger,<äß der Erfindung verwendeten Federgliedes;

Fig. bA einen Mosaikdrucker in Seitendarstellung, in dem Vorrichtungen yeiaäp der Erfindung verwendet werden;

Fig. 6B eine Darstellung entlang der Linien C-D gemäß der Vorrichtung nach Fig. 6A und

Fig. 7 eine Druckvorrichtung mit einem Druckkopf yemaß Fig. 6A und GB.

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In der folgenden Beschreibung sind jeweils gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Sie besteht aus einer Spule 1, die mit einer nichtgezeinten Stromquelle verbunden werden kann. Vorzugsweise enthält die Spule 1 einen inneren weichmagnetischen Kern 3, der im wesentlichen zur Leitung und Verstärkunfj des durch die Spule 1 fließenden Magnetflusses dient. Zur Schließung des äußeren Magnetflusses ist in vorteilhafter Weise gemäß der Erfindung eine elastische Feder 2 mit ferromagnetischen Eigenschaften vorgesehen. Die U-förmig ausgebildete Feder 2 enthalt einen oberen kürzeren Schenkel b, der in üblicher Heise fest ir,it dem oberen Teil der Spule 1 und der:; durch dieses geführte Teil 3 verbunden ist. Der längere Schenkel 6 der Feder 2 verläuft unterhalb der Spule 1. Wenn die Spule 1 mit einer geeigneten Spannungsquelle verbunden ist, wird infolge des dadurch erzeugten Magnetflusses bewirkt, daß der untere längere Schenkel 6 der Feder 2 an die untere Seite der Spule herangezogen wird, wodurch er in Kontakt mit dem Kern 3 kommt. Die Feder 2 besteht aus einem ferromagnetischen Material, das einen niedrigen magnetischen Widerstand aufweist. Am rechten Ende des Schenkels 6 ist eine Druckspitze 4 anqesetzt, die, wie später noch im einzelnen beschrieben wird, bei der Verwendung der erfindungsgemäiien Vorrichtung in einem Mosaikdruckkopf zur Erzeugung eines punktföriiiigen Abdruckes auf einem Informationsträqer verwendet werden kann.

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Wenn die Spule 1 erregt ist, befindet sich der Schenkel 6 in einer gespannten Stellung in der Position Heim tntregen der Spule I₁ das heif3t, wenn diese von der Spannungsquelle getrennt wird, fUhrt der Schenkel 6 infolge öer potentiellen Energie der Feder 2 eine Bewegung nach unten aus, so daß er in die Stellung I •jelanijt. In dieser Stellung erfolgt der Abdruck eines Punktes auf einem Informationsträger. Durch eine entsprechende Formgebung des Schenkels 6 können die erforderlichen Lagerelationen zwischen der Lage der Spule 1 und der Lage der Druckspitze 4 realisiert werden, das heiPt bei einer Verwendung d&r Vorrichtung gemäß Fin. l in einer kreisförmigen Anordnung aus einer Vielzahl gleichartiger Vorrichtungen können jeweils die Druckspitzen 4 nebeneinander positioniert werden. Dieser seitliche Versatz ist in Fig. 1 mit S bezeichnet.

Fig. 2 zeiot eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei jeweils gleiche Teile ti'it gleichen ßezugszeichen versehen sind. Die Krümmung'Ä und die Krümmung ß der Feder 2 liegt in der Ausführungsform getüeß Fig. 2 jeweils am zugeordneten Spulenende, jedoch kann auch ein anderes Krümmungsverhältnis bzw. eine andere Krürmunnsforrn gewählt werden. Wesentlich ist es, daß sich der zwischen den Spulenenden aus-... . bildende Magnetfluß durch die Feder 2 schließen kann. i.'ie für den Fachmann ersichtli cn, 1st somit zum Beispiel euch eine in etwa halbkreisförmig geboaene Feder anstelle der Feder 2 geeignet.

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In den Fig. 1 und 2 sind jeweils zur Erzeugung eines zum Beispiel optisch sichtbaren Punktes Druckspitzen 4 vorgesehen. Aus räumlichen Gründen können jedoch auch anstelle dieser Spitzen η-it den Schenkeln jeweils die in Fig. 3A und 3B gezeigten Drucknadeln und 8 verwendet werden, tntsprechend den jeweiligen räumlichen Anforderungen können die Nadeln zwischen der Schenkelbefestigung 11 in Fig. 3A bzw. aer Schenkelbefestigung 12 in Fig. 3B und Gleitlagern (9 in Fig. 3A und 10 in Fig. 3B) so gekrümmt werden, daß der gewünschte seitliche Versatz S erreicht wird. In den Fig. 3A und 3Ii sind die Befestiyungen 11 bzw. 12 jeweils als das Endteil des Sche-nkels 6 gemäß Fig. 2 anzusehen, so daß beim Erregen bzw. Entregen der Spule 1 die Nadeln 7 bzw. 8 eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung durchführen können.

In Fig. 4A und 4B sind zwei weitere Ausführungsformen dargestellt, wobei jeweils im Unterschied zu den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 die Feder 2 in Fig. 4A sich in ihrer Ruhestellung 0 befindet, wenn die Spule 1 entregt ist. Ähnlich wie in Fig. 1 ist in Fig. 4A der kurze Schenkel der Feder 2 mit dem unteren Teil äer Spule durch eine Schraube 13 verbunden, während der längere Teil 6 mit einer Drucknadel 16 verbunden ist, die an ihrem unteren Ende in einem Führungslager geführt ist, das prinzipiell bei 15 dargestellt ist. Wenn die Spule 1 in Fig. 4A erregt wird, erfolgt ein Anziehen des längeren Schenkels 6 an das Spulenende, wodurch die Drucknadel 16 nach unten geführt wird und auf einem Aufzeichnungstreger 14, zun; Beispiel einem

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Papieraufzeichnungsträger, einen sichtbaren Abdruck erzeugt. Zwischen der Nadel 16 und dem Aufzeichnungsträger 14 1st, wie für den Fachmann allgemein verständlich 1st, ein geeignetes Farbband angeordnet. Nach Entregen der Spule 1 wird die Feder 2 sich infolge der in ihr gespeicherten potentiellen Energie wieder entspannen, wodurch der Schenkel 6 von der Druckstellung I in die Ruhelage 0 nach oben bewegt wird, so daß sicn die Drucknadel 16 wieder vom Aufzeichnungsträger 14 entfernt.

im Gegensatz zu F1g. 4A 1st der längere Schenkel der Feder 2 in Flg. 4B am rechten Ende 17 abyewinkelt, um neben dem allgemein erforderlichen Seitenversatz S auch einen Höhenversatz zu erzielen. Mit dem Lnde 17 ist ebenso wie 1n den Ausführungsbeispielen gemäö Fiy. 1 und 2 eine Druckspitze 18 angeordnet. In der Ausführungsform gemäß Fig. 4A befindet sich der längere Schenkelteil jeweils dann in der Ruhestellung 0, wenn die Spule 1 entregt 1st. Im Gegensatz dazu befindet sich der längere Schenkel wit üer Druckspitze 18 in seiner Ruhestellung 0, wenn die Spule 1 in Fig. 4B nicht entregt ist.

In Fig. 4B liegt der längere Schenkel mit dem abgewinkelten Ende 17 an dem unteren Spulenende an, wenn die Spule erregt ist. Nach Entregen Qtr Spule bewegt er sich nach unten, so daß die Druckspitze 18 auf einen Aufzeichnungsträger 19 anschlagen kann, wobei, wie für den Fachmann ersichtlich, über diesem ein nichtgezeigtes Farbband Hegt.

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in Fiy. b ist ein Uey-Zeitdiaorai;rm der bewecjuny des ldnyeren Schenkels t zu>v Seirspiel in Fig. 1 dargestellt, wobei davon ausnfe'janjjen wire», d3li sich der Schenkel b beim Erraten eier ^ du Ie in seine:» yaspannten Zustand befincst uno an der Spule anlieft. Diese btellu-n/ ist in Fi ■;:. h auf tier Ordinate, das nei:Jt auf eier vertikaler; Aciise, ».it O bezeicnriet und weist einen Abstand a von der natürlicher Ruhestellung der f^:ecler c auf, die 1h Fi ζ. δ #it R bezeichnet ist. Wenn die Erreyurrj der Spule unterbrochen wird, so bewegt sich die Spule ffit einer durch ihre Resonanzfrequenz bedinytenGeschwindIgkeit entsprechend einem sinusförmigen Verlauf in Richtung zu α; Aufzeichnungsträger. Dieser Voryany beninnt n-i t t . Ίύτ Zeit t, erreicht die Druckspitze 4 die Anschla'jsposi tion ί, das heiiit es erfolgt ein Abdruck auf dei.·: Aufzei chnungsträyer. Die Lage aes Abdrucks weist einen Abstand e von der natürlichen Ruhelage der Feaer 2 auf. Di« Abdriicksposi tion I wird erreicht, bevor die Feder ? ihre wiederum durch Ihre Resonanzfrequenz bedincte iiiaximale Auslenkuiuj erreichen kann, die ir.it I* in Fla. 5 daruestellt ist. Zur Zeit to lest sich die Druckspitze A wieder vom Aufzeichnungsträger und bewegt sich unter Resonanzbedinqunc in Richtung Spulenertde. Infolge des Eneroieverlustes würde jeüoch die Feder 6 nicht r.,ehr in Anla-ie -nt der Spule koiiüien, sondern sie würde nur bis zur Lane O* schwingen.

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BAD ORIGINAL

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Ui.! eine beschleunigte und schwingung- bzw. prell freie Rückführung des verlängerten Schenkels 6 an die Spule 1 zu tewirken, wird jedoch die Spule 1 erneut erregt, bevor der i>chenkel ο seinen maximalen Ausschlag erreicht hat, so dab sich der Oeweyungsverlauf entlang der Kurve k ergibt, tv'io der Verlauf ',eiiä!> eier kurve k in Fij. b zei&t, leot sich der iichenknl t nahezu prell- und schwingunysfrei wieder au die Ruhelage 0 an der Spule an. Die vorgenannten Verläufe und Zeitverhältnisse können mittels herköramlicner hilfsmittel, wie Oszillograph usw., sichtbar ;et.iaci11 und aie optimalen Ansteuerpunkte festgelegt werden, usr in Fi^. b dargestellte Schwinguncsverlauf, aer infolye der in der Feder 2 <jespei cherten potentiellen Ener<iie nach Entregung der Spule 1 eingeleitet wurde, würde beii-s Ni chterreqen der Spule einen gedämpften Verlauf nehmen.

In Fi i. 6A ist irr. Schnitt ein Mosaikdruckkopf aartjestel It, der zum Beispiel neun Vorrichtungen yeniiB den vorfjsnannten Ausfuhrungsformen enthalten kann. In Fij. bA sind davon aus übersichtsarUnden ledi'jlich zwei Snulen 27 dargestellt, die mittels bchrauben 2Λ und Stiften Zb an einem Gehäuse 26 befesti-jt sind. Mit den Federn 28 der Spulen 27 sind jeweils über die längeren Schenkel 30 Nadeln 31 verbunden. Die Tadeln 31 sind an ihrem unteren Ende beweglich in einer La^er 32 rieführt. Wie aus Flo. 6A ersichtlich ist, sind andeutunoshalber in den· Laner wieder alle neun Nadel"¹ gezeigt, von denen über die jeweils zugeordneten Spulen 27 vier Nadeln so betätigt werden, daß sie auf einem Aufzeichnungsträger 33 einen

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sichtbaren Abdruck erzeugen. Der Aufzeichnungsträger 33 1st auf einem entsprechenden Gegenlager 34 geführt. Für den Fachmann 1st es selbstverständlich, daß zwischen den Nadeln des Druckkopfes 35 In F1g. 5A und dem Aufzeichnungsträger 33 1n entsprechend bekannter Welse ein Farbband geführt wird.

In F1g. 6B 1st eine prinzipielle Schnittdarstellung entlang der Linie C-D 1n Flg. 6A gezeigt. Wie aus F1g. 6B ersichtlich 1st, weisen die oberen Enden der Nadeln In der Nähe der Verbindungspunkte zu den langen Schenkeln 30 noch eine kreisförmige Konfiguration auf, während sie, wie aus F1g. 6A hervorgeht, Im Führungsteil 32 so geführt werden, daß sie nebeneinander, das heißt entlang einer Linie zu Hegen kommen.

In Flg. 7 1st 1n perspektivischer Darstellung ein Drucker dargestellt, bei dem ein Mosaikdruckkopf 36 verwendet wird, der den prinzipiellen Aufbau des 1n Fig. 6A und 6ß dargestellten Mosaikdruckkopfes 35 aufweist. Der Druckkopf 36 in FIg, 7 weist ebenfalls eine Anzahl von Spulen 41, Federn 40 und Drucknadeln 39 auf. Der Druckkopf 36 ist auf einem Träger 42 befestigt, der mittels eines Antriebsriemens 43 1n Zeilenrichtung bewegt werden kann.

Ein der Obersicht halber nichtgezeigter Aufzeichnungsträger und ein geeigneter Farbbandmechanismus sind zwischen eine Aufzeichnungstra'gertransportwaize 35 und den Drucknadeln 39 so angeordnet, daß sie durch den Druckkopf 36 bearbeitet werden können.

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Der Antrieb des Riemens 43 erfolgt über ein Antriebsrad und einen mit einem Motor 49 verbundenen Antriebsriemen Der Motor 49 1st In herkömmlicher Welse an einem Befestigungstell 50 angeordnet. Für Steuerzwecke weist der Motorantrieb eine Taktscheibe 48 auf. 0er Antriebsriemen 43 wird am linken Ende Über eine Riemenscheibe in herkömmlicher Welse geführt.

Durch ein flexibles Kabel 44 kann dem Druckkopf 36 die erforderliche Erregungsenergie und die erforderlichen Steuerinformationen zugeführt werden. Der Druckkopf-Führungsmechanisraus gleitet über Rollen auf Achsen 37, die zwischen den Seitenteilen 45 verlaufen.

Der in Fig. 7 dargestellte Drucker kann somit äußerst billig hergestellt werden, da er einen Druckkopf 36 enthält, der gemäß den Vorrichtungen der Erfindung aufgebaut 1st,

Im Vorangehenden wurden lediglich AusfUhrungsbeispiele im Zusammenhang mit Mosaikdruckern beschrieben, jedoch versteht es sich für den Fachmann, daß die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung auch in anderen Maschinen, zum Beispiel Lochern, verwendet v/erden kann.

Als Werkstoff für die Feder kann jeder beliebige weichmagnetische Werkstoff verwendet werden, der elastisch ist. Somit sind alle Federwerkstoffe geeignet sofern sie magnetisch sind, das heißt nicht geeignet sind unmagnetische austenitische StHhIe (zum Beispiel der genormte Stahl 1,4310). Die Erfindung wurde mit Erfolg unter Verwendung des genormten Werkstoffes DIN 1.1012 ausgeführt. Bei der Werkstoffauswahl sind somit entsprechend den einzelnen Anwendungsfa'llen und Dimensionsenforderungen folgende Kriterien von Bedeutung! Verweil zeit am

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Elektromagneten nach Abschalten des Stromes mit der.i Ziel, hohe Druckyeschwindigkeiten zu erreichen; geringe tigen-(Iiimpfunij des l-.erkstof fes zur Erreichung hoher Schv'ingungsfrequenzen und sorit hoher Druck cjeschwindi Qkci ten.

Cs ist aufgrund der vorantjehenden teschreibung somit für den Fachmann ersichtlich, daß or aufgrund der allneir.ein bekannten genormten Werkstoffe nit herkcmm» liehen Hilfsmitteln, für jeden Anwendungsfall jeveils die optimalen Dimensionen ausfinden kann.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche:

Γ 1.) Vorrichtung zum punktweisen Einwirken auf einen Informationsträger, zum Beispiel zum Stanzen von Löchern oder Drucken von aus Punkten, Strichen oder dergleichen bestehenden Buchstaben, mittels einer gegen den Informationsträger durch ein Federglied oder einen Elektromagneten anschlagbaren Stanz- oder Drucknadel oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß das einer Elektromagnetspule zugeordnete Federglied (z. B. 2, Fig. 2) neben seiner Funktion als Betätigungskraftquelle für die Stanz- oder Drucknadel (z. 8. 4, 7, 8, Fig. 2 und 3A, 3B) oder dergleichen als Magnetflußpfad ausgebildet ist, über den der aus einem Ende der Elektromagnetspule austretende Magnetfluß zum anderen geleitet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied (2) eine ü-förmige Form aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, aaß die Schenkel des Federgliedes (2) unterschiedlich lang sind, daß der kürzere Schenkel mit einem Spulenende fest verbunden ist und der längere Schenkel durch Erregen der Spule an das andere Ende angezogen oder von diesem abgestoßen wird und daß mit dem Ende des langen Schenkels etwa rechtwinklig zu diesem eine Loch- oder Drucknadel oder Druckspitze oder dergleichen verbunden 1st.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch ürregen der Spule das Federglied (2) angezogen und gespannt wird und daß nach Entregung die Feder infolge ihrer potentiellen Energie an den Informationsträger anschlagt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhulaie des lanzen Schenkels so zwischen Informationsträger und ElijktroRagnetspul enende ■lele'jt 1st, daS nach erfolgtem Anschlag durch Eigenschwingung des langen SchenkVf^./rTicht mehr das Spulenende erreicht und daß die Spule wieder erreit wird, wenn der lange Schenkel wieder in die Mähe des Spulenendes gelangt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da!3 der lange Schenkel infolge seiner durch Spannung bedingten potentiellen Energie am Spulenende anlieft und daß durch Erregen der Spule der lange Schenkel in Richtung zum Informationsträger bewegt wird.

7. Mosaikdruckkopf aus mehreren von gemäß den vorangehenden Ansprüchen aufgebauten Vorrichtungen, die in Kreisform auf einem quer zur Zeilenrichtung eines Informationsträgers bewegbaren Schlitten angeordnet sind.

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