DE2838600C2 - Mosaikdrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mosaikdrucker, bei dem eine natürliche Zahl π 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.,

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 spalttnförmig erfolgt Die fertigen Zeichen sind im allgemeinen aus mehreren solchen Spalten zusammengesetzt. Man spricht in diesem Fall auch von einer Punktmatrix, beispielsweise einer 5 χ 7-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 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 impulsmaßig abgestrahlten elektromagnetischen Streufeldern keine Information über den gedruckten Text ableitbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Abhörsicherung 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 An-.

Steuereinheit gleichzeitig mit den Antrieben anschaltbar ist.

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

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Mosaikdrukkers,

Fi g. 2 das Prinzipschaltbild eines Mosaikdruckers mit einer zusätzlichen Kompensationseinrichtung,

F i g. 3 das Blockschaltbild eines Fernschreibers, der mit einem Mosaikdrucker sowie mit ei ier 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 Dmcknadel 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 Rückleitungen, 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 relativ 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 12.

Die impulsförmigen Ströme in den Zuleitungen 14 bewirken eine variable Belastung der Speiseeinheit 15, wodurch wiederum Variationen des Speisestromes auf der Netzleitung 16 hervorgerufen werden. Somit kann auch über die Netzleitung 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 Weise abgehört werden.

F i g. 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 werden kann. In Parallelschaltung sind die Antriebe 12.1 bis 12.7 an die Leitung 20 angeschlossen. Sie bilden zusammen den Antriebsteil des Druckerkopfes 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 F i g. 1 gesagt, relativ lang.
- 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».
F i g. 3 zeigt das Blockschaltung eines Fernschreibers,

der mit einem Mosaikdrucker sowie einer Kompens?-- tionseinrichtung ausgerüstet ist Über die Telegrafieleitung 30 erreichen die ankommenden Fernschreibzeichen die Empfangsschaltung und den Dekoder 31. Hier werden die Fernschreibzeichen in bekannter Weise vorverarbeitet und dekodiert !m 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 s'teuert 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 Auslöseeinheit 33, die im wesentlichen mit dem Schalter 21 von F i g. 2 identisch ist, die elektrische Verbindung mit dem Speisegerät 15 kurzzeitig hergestellt wird.

Parallel zur Ansteuerlogik 13 liegt die Kompensationseinrichtung 22, die somit jeweils gleichzeitig mit

der Ansteuerlogik 13 mit dem Speisegerät 15 verbunden wird. Das Speisegerät 15 gibt damit bei jedem Druckvorgang 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 Anzahi der im Druckerkopf JO 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 π 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 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... /Kompensationseinheit- bzw. Antriebsströmen entspricht.

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

Kompensationseinheiten 22.1... 22.7.

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

Die Zahlen müssen also modulo (m + \) addiert werden. Die Zusammenfassung beider Gleichungen und Auflösungen nach zergibt

Z= (k+ s)mod (Vn+1) - k

mit

k = Anzahl zu erregender Antriebe 12.1...

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 = r;

Für cgilt 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) ·

20 ζ= —η... +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.

Es ergibt sich damit als Zahl zu erregender Kompensationseinheiten

z'= (k+s)_mod(m+ \)-k+q

und als Summe der Zahlen zu erregenden Antriebe und Kompensationseinheiten

A-+ Z'= (k+ S)mod(m+n + Q ■

c'=

• Die nachfolgende Tabelle gibt für k und s und für den Fall λ=/π=<7=7 die jeweiligen Werte von z'(in der linken unteren Hälfte jedes Tabellenfeldes) und von c' (in der zugehörigen rechten oberen Hälfte) an.

25

0 1

io V io

12

10

12

Wie zu sehen ist, enthält jede Spalte und jede Zeile für c' genau alle Zahlen von 7 bis 14, was der statistischen Gleichverteilung 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 z' entsprechend obiger Tabelle. Die Werte k müssen hierzu dieser Logik über eine in Fig.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 zn 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 scheinen. ■ ι ο

Die Wirksamkeit der Erfindung hängt nicht davon ab, wieviel Drucknadeln 11 im Druckerkopf 10 enthalten sind. In F i g. 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 Fall von η Antrieben (n = natürliche Zahl) muß im erstgenannten Beispiel eine entsprechende Zahl η von Kompensationseinheiten 22.1 bis 22.n 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 Kompensationseinheiten erforderlich und für den entsprechenden allgemeinen Fallf/n+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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 830234/333

Claims (3)

Patentansprüche:

1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abhcrsicherung

— 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 don Zuleitungen (14.1 bis 14.7) räumlich eng benachbart angeordnet ist,

— und die Kompensationseinrichtung (22) über eine zugeordnete Ansteuereinheit (34) gleichzeitig mit den Antrieben (12.1 bis 12.7) anschaltbar ist

2. Mosaikdrucker nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .

— daß die Kompensationseinrichtung (22) aus π Kompensationseinheiten (22.1 bis 22.n) und Leitungen (24.1 bis 24.n^ gebildet ist, deren jede einem Antrieb (12.1 bis i2.n) und einer Zuleitung (14.1 bis 14./2,I elektrisch nachgebildet ist, und

— daß die Ansteuerung (13,34) aus η Umschaltern - besteht, durch die jeweils entweder ein Antrieb (12.1 bis i2.n) oder eine Kompensationseinheit (22.1 bis 22.n) an die Energiequelle anschaltbar ist.

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 einem 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.

^«.Mosaikdrucker nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Kompensationseinrichtung (22) aus mehr als λ Kompensationseinheiten (22.1 bis 22.m_/)und LeiUingen (24.1 bis 24.m) gebildet ist, deren jede einem Antrieb (12.1 bis i2.n) und einer Zuleitung (14.1 bis 14.n) elektrisch nachgebildet ist,

— daß die Ansteuereinheit (34) über einen Zufallsgenerator (35) und über die Ansteuerlogik (13) der Antriebe (12.1 bis t2.n) ansteuerbar ist, s

— daß der Zufallsgenerator zur Ausgabe natürli-

eher Zahlen (s) ausgebildet ist, die im Intervall von 0 bis m gleichverteilt sind, wobei m größer oder gleich π ist,

daß die Ansteuereinheit (34) eine Logik aufweist, die bei k anzusteuernden Antrieben (12.1 bis 12.^}und einer Zufallszahl ^insgesamt

Z'=(k+s)mod(m+\)-k+q

Kompensationseinheiten (22.1 bis 22.z^ ansteuert, wobei q eine natürliche Zahl größer oder gleich η ist