DE2838600A1 - Mosaikdrucker - Google Patents

Description

- 4 - Fall

Hasler AG
Belpstraße 23
CE-J-OOO Bern 14-

Mosaikdrucker

Die Erfindung betrifft einen Mosaikdrucker, bei dem eine natürliche Zahl η von Drucknadeln einzeln über je einen zugeordneten elektrischen Antrieb mechanisch antreibbar sind, mit Zuleitungen zwischen den Antrieben und einer Auswahlvorrichtung für die Auswahl der gleichzeitig anzutreibenden Drucknadeln und einer impulsmässig belastbaren elektrischen Energiequelle.

909820/0555

- 5 - Fall

Mosaik- oder Nadeldrucker sind seit längerer Zeit auf dem Markt und allgemein bekannt. Sie arbeiten schnell und relativ geräuschlos. Ihre Drucknadeln werden einzeln über eine Ansteuerlogik angesteuert. Im allgemeinen sind die Nadeln quer zur Schreibrichtung angeordnet, so dass der Abdruck spaltenförmig erfolgt. Die fertigen Zeichen sind im allgemeinen aus mehreren solchen Spalten zusammengesetzt. Man spricht in diesem Fall auch von einer Punktmatrix, beispielsweise einer 5x7-Matrix.

Das Bestreben der Technik geht dahin, immer höhere Druckgeschwindigkeiten zu erreichen. Dies hat zur Folge, dass bei einem Mosaikdrucker die Drucknadeln sehr schnell beschleunigt und wieder abgebremst werden müssen. Am stärksten durchgesetzt hat sich gegenwärtig der elektromagnetische Antrieb. Der Leistungsbedarf der Antriebseinheit erfolgt impulsmässig mit grossen Stromstärken. Hierdurch entstehen kurzzeitig relativ starke elektromagnetische Streufelder, über die von Dritten das Arbeiten des Druckers registriert werden kann, auch wenn sie sich nicht in unmittelbarer Nähe des Druckers befinden. Da jedes zu druckende Zeichen aus einer festgelegten Reihenfolge verschiedener Drucknadelansteuerungen zusammengesetzt wird, lässt sich relativ einfach anhand der Stärke der Streuimpulse und der Reihenfolge auf die abgedruckten Zeichen schliessen und schlussendlich ein Duplikat

909820/0S55

. - 6 - Fall

des im Entstehen begriffenen Textes erzeugen- Mosaikdrucker gelten daher in Bereichen, bei denen es auf grössere Geheimhaltung ankommt, als nicht einsetzbar.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mosaikdrucker anzugeben, bei dem aus den impulsmässig abgestrahlten elektromagnetischen Streufeldern keine Information über den gedruckten Text ableitbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Abhörsieherung eine den Antrieben und den Zuleitungen in ihren elektrischen Eigenschaften nachgebildete Kompensationseinrichtung zugeordnet ist, die Kompensationseinrichtung den Antrieben und den Zuleitungen räumlich eng benachbart angeordnet ist und die Kompensationseinrichtung über eine zugeordnete Ansteuereinheit gleichzeitig mit den Antrieben anschaltbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von 3 Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Den prinzipiellen Aufbau eines Mosaikdruckers

Fig. 2 Das Prinzipschaltbild eines Mosaikdruckers mit einer zusätzlichen Kompensationseinrichtung.

909820/0555

- 7 - Fall

Fig. 3 Das Blockschaltbild eines Fernschreibers , der mit einem Mosaikdrucker sowie mit einer Kompensationseinrichtung ausgerüstet ist.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Mosaikdruckers. In einem Druckerkopf 10 sind mehrere Druckereinheiten vereinigt, von denen jedoch nur eine gezeigt ist. Jede Druckereinheit besteht aus jeweils einer Drucknadel 11 und einem zugehörigen Antrieb 12. Der Antrieb kann elektromagnetisch arbeiten, piezoelektrisch, elektrostatisch usw. Der Druckerkopf ist im allgemeinen auf einem nicht gezeigten Wagen oder Schlitten montiert, der längs einer Druckzeile in beiden Richtungen schrittweise verschiebbar ist. 13 stellt eine Ansteuerlogik dar, mit deren Hilfe die jeweils anzusteuernden Drucknadeln 11 ausgewählt werden. 14 ist schliesslich eine der Zu- und Ruckleitungen, über die die Antriebe 12 impulsmässig mit Spannung und Strom versorgt werden.

Die Ansteuerlogik 13 wird im allgemeinen ortsfest im Drucker montiert, während der Druckerkopf 10 beweglich angeordnet ist. Aus diesem Grunde sind die Zuleitungen 14 im allgemeinen relar tiv lang. Sie stellen daher bei den benutzten impulsförmigen hohen Betriebsströmen Antennen dar, über die ein Teil der Leistung in den Raum abgestrahlt wird. Weitere Abstrahlung erfolgt zusätzlich über die Antriebe 10.

909820/0S55 ^m/m

- 8 - Pall

Die impulsförmigen Ströme in den Zuleitungen 14 bewirken eine variable Belastung der Speiseeinheit 15, wodurch wiederum Variationen des Speisestromes auf der Hetzleitung 16 hervorgerufen werden. Somit kann auch über die Ketzleitung 16, an die der Mosaikdrucker angeschlossen ist. Information über den gedruckten Text erhalten werden. Es ist auch bekannt, dass selbst über die Masseleitung (Erde) Information in gewissen Fällen erhältlich ist. Mosaikdrucker können daher auf verschiedene ¥eise abgehört werden.

Fig. 2 zeigt das Prinzipschema eines Mosaikdruckers mit einer zusätzlichen Kompensationseinrichtung, mit deren Hilfe die abgestrahlten Störfelder so verfälscht werden, dass aus ihnen nicht mehr auf die Anzahl der angesteuerten Drucknadeln geschlossen v/erden kann. In Parallelschaltung sind die Antriebe 12.1 bis 12.7 an die Leitung 20 angeschlossen. Sie bilden zusammen den Antriebsteil des Druckarkopfes 10. Die Leitung 20 wird über den Schalter 21 bei jedem Abdruck kurzzeitig mit der Speiseeinheit 15 verbunden. Die Auswahl der jeweils anzusteuernden Drucknadeln erfolgt über die Schalter 13.1 bis 13.7. Diese Schalter bilden damit einen Teil der Ansteuerlogik 13. Die Antriebe 12.1 bis 12.7 sind mit den Schaltern 13.1 bis 13.7 je über eine Leitung 14.1 bis 14.7 verbunden. Diese Leitungen sind, wie schon bei der Beschreibung von Fig. 1 gesagt, relativ lang.

909820/0555

- 9 - Fall

An die Leitung 20 ist zusätzlich zu den genannten Antrieben 12.1 bis 12.7 die Kompensationseinrichtung 22 angeschlossen. Sie besteht aus mehreren Kompensationseinheiten 22.1 bis 22.7, die parallel geschaltet sind und die elektrisch den Antrieben 12.1 bis 12.7 nachgebildet sind. Weiter gehören zur Kompensationseinrichtung 22 Leitungen 24.1 bis 24.7, die den Leitungen 14.1 bis 14.7 nachgebildet sind und Schalter 23.1 bis 23.7, die den Schaltern 13.1 bis·13.7 nachgebildet sind. Sämtliche Schalter liegen mit einem Pol an der Erdleitung

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Fernschreibers, der mit einem Mosaikdrucker sowie einer Kompensationseinrichtung ausgerüstet ist..Ueber die Telegrafieleitung 30 erreichen die ankommenden Fernschreibzeichen die Empfangsschaltung und den Dekoder 31. Hier werden die !fernschreibzeichen in bekannter Weise vorverarbeitet und dekodiert. Im Zeichengenerator 32 wird anschliessend festgelegt, welche Druckernadeln in welcher Reihenfolge anzusteuern sind, damit auf dem Papier aus Einzelpunkten das Fernschreibzeichen mosaikartig zusammengesetzt werden kann. Die Ansteuerlogik 13 steuert hierauf mit ihren in Fig. 2 näher beschriebenen Schaltern 13.1 bis 13.7 die Antriebe 12.1 bis 12.7 des Druckerkopfes 10 an. Der jeweilige Druckvorgang wird dadurch ausgelöst, dass in der Auslöseinheit 33, die im wesentlichen mit dem Schalter 21 von Fig. 2 identisch ist, die elektrische Verbindung mit dem Speisegerät 15 kurzzeitig hergestellt wird.

909820/0555 ^m/m

- 10 - Fall

Parallel zur Ansteuerlogik 13 liegt die Kompensationsein-

fjeweils
richtung 22, die somit! gleichzeitig mit der Ansteuerlogik 13 mit dem Speisegerät 15 verbunden wird. Das Speisegerät 15 gibt damit bei jedem Druckvorgäng eine Leistung ab, die von der Summe der angesteuerten Antriebe 12 des Druckerkopfes 10 und der angesteuerten Kompensationseinheiten 22.1 bis 22.7 der Kompensationseinrichtung 22 abhängt. Aus der Stärke dieser -so entstehenden Stromimpulse auf der Leitung 20, in den Antrieben 12 und der Kompensationseinrichtung 22 lässt sich daher nicht auf die Anzahl der im Druckerkopf 10 angesteuerten Antriebe 12.1 bis 12.7 schliessen.

Für die Ausgestaltung des Ansteuergerätes 34 der Kompensationseinrichtung 22 bestehen mehrere Möglichkeiten. Eine bevorzugte Möglichkeit ist die, dass die Ansteuereinheit 34 wie in Fig. 2 gezeigt, eine gleich grosse Anzahl von Schaltern 23.1 bis 23.7 wie die Ansteuerlogik 13 besitzt. Durch Kombination der Schalter 13.1 mit 23.1, 13.2 mit 23.2 usw. bis 13.7 mit 23.7 dergestalt, dass jeweils entweder der eine oder der zugehörige andere Schalter geschlossen ist, d.h. durch Kombination zu Umschaltern, erreicht man, dass jeweils genau 7 oder allgemein genau η Antriebe 12 und/oder Kompensationseinheiten 22.1 bis 22.7 angesteuert werden. Die Belastung des Speisegerätes 15 ist damit bei jedem Druckvorgang gleich, abgesehen von geringfügigen Schwankungen, die durch

909820/0555 ·/.

-- 11 - Pall

die individuellen Abweichungen der elektrischen Eigenschaften der Antriebe und der Kompensationseinheiten hervorgerufen werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Ansteuereinheit 34 durch einen Zufallsgenerator 35 angesteuert wird. In diesem Fall wird bei jedem Druckvorgang zum Strom durch den Druckerkopf 10 ein Strom durch die Kompensationseinrichtung 22 addiert, dessen Stärke abhängig ist vom jeweiligen Wert des Zufallsgenerators und 0, 1, 2, ... i Kompensationseinheitbzw. Antriebsströmen entspricht.

Pur die Abhängigkeit der Ansteuereinheit 34 vom jeweiligen tyert des Zufallsgenerators 35 gibt es verschiedene Möglichkeiten. Im einfachsten Pail erfolgt eine lineare Zuordnung. Das heisst, für jede Zufallszahl wird eine entsprechende Anzahl von Kompensationseinrichtungen 22.1...22.7 angesteuert, so dass deren Ströme sieh zu den Strömen der Druckerströme addieren. Durch dieses Verfahren entsteht eine statistische Verfälschung der Stromstärken in Leitung 20. Es ist dann schwierig,aus einer Polge von Stromstärken Rückschlüsse auf die gedruckten Zeichen zu ziehen. Pur die Verfälschung genügen schon wenige Kompensationseinheiten 22.1...22.7.

909820/055.5 " ^#/"

. Fall

Mit etwas grösserem Aufwand lässt sich eine Verfälschung erreichen, die mit keinem technischen Mittel überwindbar ist. Um dies zu zeigen., werden folgende Definitionen und Formeln benötigt:
Es sei
k = Anzahl zu erregender Antriebe 12.1...12.η (k = O ... n)

s = jeweilige Zufallszahl aus dem Zufallsgenerator 35 (s = 0 ... m, gleichverteilt im Intervall 0 ... m; m - n)

ζ = Anzahl zu erregender Kompensationseinheiten 22.1 bis 22...

c =· Summe der Zahlen zu erregender Antriebe und Kompensationseinheiten

q = Konstante (q = η ).

Für c gilt nach obiger Definition

c = k + z.

Soll aus c keinerlei Information ableitbar sein, so ist nach bekanntem Wissen der Kryptologie zu fordern

^{c =} <^{k + s}>mod (m + 1).

Die Zahlen müssen also modulo (m + l) addiert werden. Die Zusammenfassung beider Gleichungen und Auflösung nach ζ ergibt

^z = ^{(k + s)}mod (m + 1) ~^k mit z = — n... + m ·

Da negative Werte von ζ technisch nicht möglich sind, kann durch Hinzufügen einer Konstante q der Gültigkeitsbereich zu positiven Werten verschoben werden, ohne dass sich kryptologisch etwas ändert.

909820/0 S 5 5

Pall

Es ergibt sich, damit als Zahl zu erregender Kompensationseinheiten

^z' ^{= (k + s)}mod (m + i) "^{k + <1}

und als Summe der Zahlen zu erregenden Antriebe und Kompensationseinheiten

o· =k+z· = (k+ B)_{001 (m+l)} +q.

Die nachfolgende Tabelle gibt für k und s und für den Fall η = m = q = 7 die jeweiligen Werte von z¹ (in der linken unteren Hälfte jedes Tabellenfeldes) und von c¹ (in der zugehörigen rechten oberen Hälfte) an.

10

10

11

14

10

11

10

10

12

12

12

14

13

12

909820/0555

- 14 - Pall

Wie zu sehen ist, enthält jede Spalte und jede Zeile für c¹ genau alle Zahlen von 7 bis 14, was der statistischen G-leichverteilung entspricht.

Technisch verwirklicht wird das Verfahren durch den bereits erwähnten Zufallsgenerator 35 und durch eine in der Ansteuereinheit 34 enthaltene, durch einen Fachmann leicht realisierbare Logik zur Erzeugung der Werte ζ' entsprechend obiger Tabelle. Die Werte k müssen hierzu dieser Logik über eine in Pig. 3 nicht gezeigte Leitung zwischen der Ansteuerlogik 13 und"der Ansteuereinheit 34 zugeführt werden. Weiter ist eine grössere Zahl von Kompensationseinheiten 22.1 bis 22. ... erforderlich; im gezeigten Beispiel insgesamt 14 Stück. '

Zufallsgeneratoren sind bekannt. Es werden daher hier keine Aussagen über die Ausgestaltung des zu verwendenden Generators gemacht. In manchen Fällen genügt jedoch anstelle eines wirklichen Zufallsgenerators bereits ein Pseudo-Zufallsgenerator wie beispielsweise ein maximalperiodisches linear rückgekoppeltes Schieberegister.

Eine Voraussetzung für die wirksame Anwendung jeder der angegebenen Kompensationseinrichtungen 22 besteht darin, dass die elektrischen Eigenschaften weitgehend den Eigenschaften der Antriebe 12, der Leitungen 14 und der Schalter 13 angepasst sind. Weiter muss darauf geachtet werden, dass die räumliche Anordnung so ist, dass die impulsmässig bei jedem Druckvorgang auftretenden Streufelder von einem engbegrenzten Gebiet herzukommen scheinem. 90982 0/Π555

- 15 - Fall

Die Wirksamkeit der Erfindung hängt nicht davon ab, wieviel Drucknadeln 11 im Druckerkopf 10 enthalten sind. In Fig. 2 sind sieben Drucknadeln bzw. Antriebe 12.1 bis 12.7 gezeigt, was einer häufig gebrauchten Ausführungsart entspricht. Es können jedoch auch jede beliebige andere Anzahl von Antrieben verwendet werden. Im allgemeinen Pail von η Antrieben (n = natürliche Zahl) muss im erstgenannten Beispiel eine entsprechende Zahl η von Eompensationseinheiten 22.1 bis 22.η vorhanden sein.

Im zweiten Beispiel, bei dem die Ansteuereinheit 34 über einen Zufallsgenerator 35 direkt angesteuert wird, genügen bereits wenige Kompensationseinheiten 22.1 bis 22. ... für eine wirkungsvolle Verschleierung der Anzahl jeweils angesteuerter Antriebe 12. Im dritten Beispiel sind insgesamt 14 !Compensations— einheiten erforderlich und für den entsprechenden allgemeinen Fall (m + q) Kompensationseinheiten.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit Hilfe relativ geringer zusätzlicher Einheiten auf aktive Weise die Abhörsicherheit eines Mosaikdruckers erreicht wird, die durch passive Massnahmen wie Abschirmungen, Pufferung der Speisespannung usw. nicht oder nur unvollständig erreichbar ist.

909820/OS5

Claims (4)

1. DIPL. ING. G. LiEaAU τ.τ

   EI"!-:n>:ST:-;#:53C5 · "CL;.:C!! 95074 "^Α

   8yΰ0 AUGSBURG 22

   Pail

   283860Ü

   Patentansprüche

   ( 1.!Mosaikdrucker, bei dem eine natürliche Zahl η von Druckiladeln einzeln über je einen zugeordneten elektrischen Antrieb mechanisch antreibbar sind, mit Zuleitungen zwischen den Antrieben und einer Auswahlvorrichtung für die Auswahl der gleichzeitig anzutreibenden Drucknadeln und einer impulsmässig belastbaren elektrischen Energiequelle, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abhörsicherung

   - eine den Antrieben (12.1 bis 12.7) und den Zuleitungen (14.1 bis 14.7) in ihren elektrischen Eigenschaften nachgebildete Kompensationseinrichtung (22) zugeordnet ist,

   - die Kompensationseinrichtung (22) den Antrieben (12.1 bis 12.7) und den Zuleitungen (14.1 bis 14.7) räumlich eng benachbart angeordnet ist,

   - und die Kompensationseinrichtung (22) über eine zugeordnete Ansteuereinheit (54) gleichzeitig mit den Antrieben (12.1 bis 12.7) anschaltbar ist.

   909820/0555 ORIGINAL INSPECTED

   - 2 - Fall

   28386ÜÜ
2. 2. Mosaikdrucker nach. Patentanspruch. 1, dadurch gekennzeichnet,

   - dass die Kompensationseinrichtung (22) aus η Kompensationseinheiten (22.1 bis 22.n) und Leitungen (24.1 bis 24.n) gebildet ist, deren jede einem Antrieb (12.1 bis 12.n) und einer Zuleitung (14.1 bis 14.η) elektrisch nachgebildet ist, und

   - dass die Ansteuerung (13, 34) aus η Umschaltern besteht, durch die jeweils entweder ein Antrieb (12.1 bis 12.n) oder eine Kompensationseinheit (22.1 bis 22.n) an die Energiequelle anschaltbar ist.
3. 3. Mosaikdrucker nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   - dass die Kompensationseinrichtung (22) aus einer beliebigen Zahl von Kompensationseinheiten (22.1 bis 22.7) und leitungen (24.1 bis 24.7) gebildet ist, deren jede einen Antrieb (12.1 bis 12.7) und einer Zuleitung (14.1 bis 14.7) elektrisch, nachgebildet ist, und

   - dass die Ansteuereinheit (34) über einen Zufallsgenerator (35) ansteuerbar ist, der die Auswahl der anzuschaltenden Kompensationseinheiten (22.1 bis 22.7) rein zufallsmässig vornimmt.

   909820/0555

   _ 3 - Fall
4. 4. Mosaikdrucker nach Patentanspruch. 1, dadurch gekennzeichnet,

   - dass die !Compensationseinrichtung (22) aus mehr als η Kompensationseinheiten (22.1 bis 22.-m ) und Leitungen (24.1 bis 24. m ) gebildet ist, deren jede einem Antrieb (12.1 bis 12.η) und einer Zuleitung (14.1 bis 14.η) elektrisch nachgebildet ist,

   - dass die Ansteuereinheit (34) über einen Zufallsgenerator (35) und über die Ansteuerlogik (13) der Antriebe (12.1 bis 12.n) ansteuerbar ist,

   - dass der Zufallsgenerator zur Ausgabe natürlicher Zahlen (s) ausgebildet ist, die im Intervall von 0 bis m gleichverteilt sind, wobei m grosser oder gleich η ist,

   - dass die Ansteuereinheit (34) eine Logik aufweist, die bei k anzusteuernden Antrieben (12.1 bis 12.k) und einer Zufallszahl s insgesamt

   ^z' = ^{(k+ s)}mod (m+1) -^k+ *

   Kompensationseinheiten (22.1 bis 22.z') ansteuert, wobei q eine natürliche Zahl grosser oder gleich η ist.

   9098 2 0/0555