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Einrichtung zur Erzeugung punktgerasterter Schriftzeichen Vor allem
für datenverarbeitende Anlagen werden Einrichtungen benötigt, die in der Lage sind,
Inforinationen mit großer Geschwindigkeit in lesbarer Form zu registrieren. In einzelnen
Fällen genügt eine Ablesung durch das Auge, meist ist aber eine bleibende Registrierung
auf einer Aufzeichnungsfläche erwünscht. Hierfür sind bereits eine Anzahl von verschiedenartigen
Verfahrensmöglichkeiten bekannt, die ein schnelles und geräuschloses Aufzeichnen
von Schriftzeichen ergeben sollen und zu diesem Zweck »elektrographisch« unter Vermeidung
der bisher üblichen mechanisch anschlagbaren Drucktypen arbeiten. Insbesondere ist
dabei die Wiedergabe der Informationen durch eine Lichtschrift bekannt, die z. B.
in einer photoempfindlichen Schicht registriert werden kann. Es ist weiterhin bekannt,
die Zeichen aus Lichtpunkten aufzubauen, welche in den Schnittpunkten eines Rastergitters
liegen, und zwar hat man diese - zur Bildung von großen Schriftzeichen in Glühlampenfeldern
schon lange bekannte - Darstellungsart in jüngerer Zeit auch zur Darstellung kleiner
Schriftzeichen verwendet, die auf dem Bildschirm einer zeichenschreibenden Röhre
von dem Elektronenstrahl geschrieben werden, indem der Elektronenstrahl von Punkt
zu Punkt gesteuert und dort jeweils hell getastet wird.
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Von den sogenannten Nadeldruckern her, die ebenfalls punktgerasterte
Zeichen erzeugen, ist es bekannt, nur eine senkrechte Reihe von Nadeln vorzusehen,
in der ausgewählte Nadeln erregt werden, und die Zeichen dadurch aufzubauen, daß
die Nadelreihe horizontal gegenüber der Druckfläche wandert und in gleichbleibenden
Rasterabständen die erforderlichen Punktmuster druckt.
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Durch die USA.-Patentschrift 2 909 972 ist es bekannt, durch optische
Modulatoren, wie Polarisationsfilter, wirksam gemachte Schreibstrahlen in Form eines
Lichtpunktrasters mit Hilfe eines periodisch bewegten Spiegels entlang der Zeilenrichtung
auf einer Aufzeichnungsfläche zu verteilen. Dabei werden sämtliche Punkte eines
Zeichens gleichzeitig erzeugt. Um alle in einer Zeile stehenden Zeichen an unterschiedlichen
Stellen abbilden zu können, besteht der Spiegel aus mindestens so viel Spiegelelementen
mit verschiedenartigen Neigungswinkeln" wie Stellenzahlen in einer Zeile vorgesehen
sind, und er muß zur Positionierung jedes Zeichens im Start-Stop-Betrieb von Spiegelelement
zu Spiegelelement bewegt werden.
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Nach der USA.-Patentschrift 3 037 202 ist die Erzeugung von Zeichen
mit dem Elektronenstrahl einer Bildschirmröhre vorgesehen. Dabei werden die auf
dem Bildschirm abgebildeten ganzen Zeichen über ein Rotationsprisma auf die Aufzeichnungsebene
abgebildet. Um jedes Zeichen für kurze Zeit in einem auf der Aufzeichnungsfläche
stehenden Bild zu erhalten, sind zur Kompensation der kontinuierlich erfolgenden
Strahlablenkung zusätzliche Sägezahngeneratoren aufgewendet, so daß im Resultat
auch hier eine schrittweise Ablenkung des Schreibstrahles von Zeichen zu Zeichen
erfolgt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur elektrisch gesteuerten
Erzeugung punktgerasterter Schriftzeichen mittels Licht oder verwandter Strahlung,
bei der aus mehreren Schreibstrahlen jeweils ausgewählte Schreibstrahlen durch optische
Modulazoren oder durch Tastung der Strahlungsquellen gleichzeitig wirksam gemacht
werden, und bei der auf diese Weise erzeugte Lichtpunktkombinationen durch periodisch
bewegte strahlablenkende Mittel auf eine Aufzeichnungsfläche verteilt werden. Die
Erfindung erlaubt es, bei Verwendung kontinuierlich und schnell arbeitender mechanischer
Teile auch energiereiche Strahlung zu verwenden; es wird mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung jedes Zeichen reihenweise kontinuierlich geschrieben, indem mit Lichtpunkten
gearbeitet wird, aus denen nach einem Prinzip ähnlich wie bei den erwähnten Nadeldruckern
die Zeichen aufgebaut werden, jedoch mit optischen Mitteln. Die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Schreibstrahlen derart angeordnet sind, daß sie -wie bei
Nadeldruckern an sich bekannt - auf der Aufzeichnungsfläche in einer einzigen Spalte
liegende Zeichenpunkte erzeugen, und daß die strahlablenkenden Mittel die Zeichenpunktverteilung
in Zeilenrichtung mit kontinuierlicher Bewegung vornehmen. Bei einer Ausführungsform
sind strahlungsaussendende Dioden, insbesondere Laserdioden, als getastete Strahlungsquellen
vorgesehen. Weitere Merkmale der Einzeldurchbildung einer erfindungsgemäßen Einrichtung
werden
aus den Patentansprüchen ersichtlich in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der neuen Einrichtung an Hand der Zeichnungen. Dabei zeigt
F i g. 1 ein teilweise schematisches Bild einer beispielsweisen Ausführungsform
einer Einrichtung nach der Erfindung, F i g. 1 a einen Punktraster für ein Zeichen,
F i g. 1 b einen Teil eines Aufzeichnungsstreifens mit Aufzeichnungs-Zeilenverläufen,
F i g. 2 den Modulationsteil der Einrichtung unter Berücksichtigung von zwei Ausführungsmöglichkeiten.
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Es sei zunächst die F i g. 1 a betrachtet. Sie zeigt ein aus sieben
Zeilen und fünf Spalten bestehendes orthogonales Raster, dessen Kreuzungspunkte
in den beiden Koordinatenrichtungen gleiche Abstände voneinander haben. Die gewünschten
Zeichen, z. B. alle Buchstaben sowie Ziffern und einige Sonderzeichen, können in
Lichtschrift dadurch erzeugt werden, daß an geeigneten Kreuzungsstellen des Gitters
Licht-. punkte erzeugt werden. Als Beispiel ist durch geschwärzte kleine Kreise
die Ziffer »7« eingezeichnet. Die orthogonalen Abstände der Rasterpunkte voneinander
können z. B. 0,4 mm betragen bei einem Lichtpunktdurchmesser von 0,1 bis 0,3 mm.
Die einzelnen Zeichen haben dann eine Höhe von etwa 2,4 und eine Breite von 1,6
mm.
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Die punktgerasterten Lichtschriftzeichen werden durch eine Einrichtung
nach F i g. 1 erzeugt. Es wird zunächst der Strahlengang betrachtet, der die in
einer bestimmten Rasterzeile liegenden Punkte im Verlauf der Bildung jeweils einzelner
Zeichen sowie der Bildung von in Zeilenrichtung aufeinanderfolgenden Zeichen erzeugt.
Die Strahlungsquelle 1 wird zu diesem Zweck durch die hinter der Lochblende 2 angeordnete
Linse 3 in der Aufzeichnungsebene oder in einer Zwischenebene abgebildet. Im Strahlengang
zwischen Linse 3 und der Aufzeichnungsebene sind ein Polarisator 4 und eine Kerrzelle
5 wirksam, die als Lichtmodulator dient, indem sie in bekannter Weise in der Lage
ist, das polarisierte Licht unter der Wirkung elektrischer Signale entweder durchzulassen
oder nicht durchzulassen. Von der Kerrzelle 5 aus gelangt das Licht auf einen in
Richtung des eingezeichneten Pfeiles rotierenden Polygonspiegel 6. Jeder Teilspiegel
des Polygonspiegels 6 bewirkt, daß der über ihn reflektierte Schreibstrahl über
eine quer zu einem Aufzeichnungsstreifen 7 verlaufende Zeile (in der Zeichnung bei
der vorgesehenen Drehrichtung des Spiegels 6 von links nach rechts) wandert. Bevor
der Abbildungsstrahl auf den Aufzeichnungsstreifen 7 trifft, durchsetzt er noch
eine Korrekturlinse $, auf die später zurückgekommen wird.
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Auf der Welle des Polygonspiegels 6 ist außerdem eine Lichtunterbrecherscheibe
9 mit lichtundurchlässigen »Zähnen« und lichtdurchlässigen »Zahnlücken« befestigt,
welche das von einer Lichtquelle 10 auf einen lichtelektrischen Wandler 11 gerichtete
Licht intermittierend unterbricht. Der Wandler 11 erzeugt dadurch elektrische Taktimpulse,
die einem zu einem Digitalspeicher 12 gehörenden Abfragesteuerwerk 12a zugeführt
werden. Ein Taktimpuls bzw. eine für die Zeitsteuerung benutzte Impulsflanke aus
11 erscheint immer dann, wenn der Abbildungspunkt auf der Abbildungsfläche 7 auf
einem Rasterpunkt steht. Gleichzeitig wird bewirkt, daß aus dem Speicher 12 entweder
ein Binärwert »0« oder »L« ausgegeben wird, wobei angenommen sei, daß die Spannung
»0« die Keazelle 5 undurchlässig und die Spannung »L« sie durchlässig macht. Durch
die aus dem Speicher 12 mit dem durch das Element 11 gegebenen Takt nacheinander
ausgegebenen Binärsignale wird also bestimmt, an welchen Rasterpunktstellen der
auf dem Aufzeichnungsstreifen 7 gebildeten Zeile Lichtpunkte geschrieben werden
sollen.
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Die sieben Zeilen des Rasters nach F i g. 1 a werden gleichzeitig
geschrieben, indem für jede Zeile ein Abbildungssystem der geschilderten Art vorhanden
ist, wobei die Punkte, die zu einem Raster-Referenzzeitpunkt von den sieben Systemen
gleichzeitig g&-schrieben werden können, einer Kolonne des Rasters nach F i
g. 1 a angehören. Die zur Erzeugung dieser Punkte vorgesehenen sieben Strahlensysteme,
welche in F i g. 1 senkrecht zur Zeichenebene hintereinanderliegen, sind in F i
g. 2 in Ansicht von oben gezeichnet, wobei im wesentlichen nur der Modulationsteil
der Einrichtung dargestellt ist. Dabei sind für die gleichen Teile die gleichen
Bezugszeichen wie in F i g.1 verwendet. Man erkennt die sieben in einer geraden
Linie in einem gemeinsamen Blech nebeneinanderliegend gebildeten Blendenlöcher 2;
hinter jeder Blendenöffnung 2 liegt eine Abbildungslinse 3, darauf folgen die Polarisatoren
4, die auch durch eine zusammenhängende Polarisationsplatte gebildet sein können,
anschließend folgen die sieben Kerrzellen 5. Jede Kerrzelle 5 erhält ihre Binärsignale
zur Hell-oder Dunkeltastung des zugehörigen Lichtstrahls über eine eigene Signalleitung
13. Es werden demnach bei jedem durch das Element 11 der F i g. 1 erzeugten Taktimpuls
gleichzeitig sieben Speicherzellen des Binärspeichers 12 abgefragt, die angeben,
an welchen Stellen der in diesem Augenblick zu beschriftenden Kolonne ein Lichtpunkt
erzeugt werden muß und zu diesem Zweck die entsprechenden Kerrzellen 5 durchlässig
machen.
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Für die Ausführung und Betriebsweise des Digitalspeichers 12, der
zweckmäßig als Kernchenspeicher ausgebildet werden kann, gibt es verschiedenartige
Möglichkeiten, die, da sie im Prinzip bekannt sind, nicht in allen Einzelheiten
besprochen werden müssen. Grundsätzlich wird man davon auszugehen haben, daß ein
Datenverarbeitungsgerät 14 (F i g. 1) vorhanden ist, welches die zu registrierenden
Daten aus einem Ausgabespeicher 14 a abschnittsweise ausgibt. Diese Abschnitte können
jeweils einer zu registrierenden Zeile entsprechen, in diesem Fall kann dem Gerät
14 über eine Abrufleitung 15 nach jeder geschriebenen Zeile ein Abrufsignal für
die übermitt Jung einer neuen Zeile gegeben werden. Die Organisation kann aber auch
so getroffen werden, daß Speicher 12 längere Datenabschnitte übermittelt bekommt
und dem Steuerteil 12 a des Druckerspeichers 12 die Aufgabe zufällt, die Abtrennung
der einzelnen Zeilen vorzunehmen, was vor allem dann zweckmäßig ist, wenn, wie später
beschrieben wird, Zeilen unterschiedlicher Länge geschrieben werden sollen. Jeder
Datenabschnitt möge in einem Speicherteil 12 b des Speichers 12 gespeichert werden.
Es gibt in kodierter Form an, welche Zeichen zur Wiedergabe dieses Abschnitts geschrieben
werden sollen. Außerdem wird ein Speicherteil 12 c vorzusehen sein, der »Zeichengeneratoren«
enthält, welche die für ein jeweils zu schreibendes Zeichen erforderliche Folge
von fünf Bitgruppen mit je sieben Bits ausgeben. Diese »Zeichengeneratoren« können
Abschnitte des
Kernspeichers sein mit je 35 Kernehen, die ein Feld
wie das der F i g. 1 a bilden, und wobei ein Abfragedraht durch diejenigen Kernchen
hindurchgeführt ist, die den Aufbaupunkten des jeweiligen Zeichens entsprechen.
Zum Schreiben eines Zeichens ist dann das für dieses Zeichen vorgesehene Generatorfeld
des Kernchenspeichers spaltenweise abzufragen. Nach Maßgabe des Speicherteils
12 b werden z. B. Torschaltungen 12d aufeinanderfolgend wirksam
gemacht, die nach Maßgabe der aufeinanderfolgend zu schreibenden Zeichen die zugeordneten
Generatorfelder nacheinander an den Ausgabeteil 12e des Speichers 12 anschließen.
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Es sei nun wieder auf F i g. 2 Bezug genommen. Wie dort dargestellt
ist, kann die Beleuchtung der einzelnen Blendenlöcher 2 von einer gemeinsamen Lichtquelle
1 aus über einen Hohlspiegel 16 erfolgen. Wie bereits erwähnt wurde, ist vorgesehen,
eine energiereiche Strahlungsquelle, wie z. B. intensives Glühlicht oder einen Lichtbogen,
zu verwenden, um nicht von fotografischer Registrierung der Zeichen auf der Aufzeichnungsfläche
abhängig zu sein. Es kann so auch vorgesehen werden, die zu schreibenden Rasterpunkte
in die Aufzeichnungsschicht einzubrennen oder z. B. mit einer Wachsschicht versehene
Papiere zu verwenden. In F i g. 2 ist noch eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung
der modulierten Schreibstrahlen dargestellt in Gestalt von in gestrichelten Kästchen
eingezeichneten strahlungserzeugenden Dioden 17, wobei es sich vorzugsweise um Laserdioden
handelt. Diese sind bekannt zur Erzeugung scharf gebündelter energiereicher kohärenter
Lichtstrahlen, welche durch elektrische Signale tastbar sind. Die Linsen 3 können
dann wegfallen, ebenfalls fallen die Polarisatoren 4 und die Kerrzellen 5
weg, und die binären Steuersignale der Leitungen 13 werden an die einzelnen Dioden
17 übermittelt.
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In F i g. 2 werden die von den Blendenöffnungen 2
kommenden
parallel verlaufenden Strahlengänge um 90° abgelenkt durch um 45° geneigte Spiegelflächen
18, die so angeordnet sind, daß der Strahlenabstand in einer ersten Stufe
vermindert wird. Um den engen Abstand der Punkte einer Kolonne auf der Aufzeichnungsfläche
zu erhalten, können verschiedene optische Ablenkmittel vorgesehen werden. Es kann
z. B. eine Abbildungslinse 19 vorgesehen werden, welche die Punktreihen in der gewünschten
Weise zusammengerückt auf der Registrierfläche über die Planspiegel des Spiegelpolygons
der F i g. 1 abbildet. Wenn die Zusammenrückung, z. B. auf diese Weise, durch Konvergieren
der Schreibstrahlen erzielt wird, so können geringe Verzerrungen, die hierdurch
beim Durchlaufen der Zeile sich ergeben, optisch korrigiert werden, z. B. durch
geeignete Brechungsflächen an der Unterseite der Korrekturlinse B. Bei Anwendung
von vornherein scharf gebündelter, insbesondere mit Laserlicht gebildeter Schreibstrahlen
kann die Zusammenrückung auf 0,4 mm Abstand unmittelbar durch die Stufenspiegelflächen
18 bewirkt werden, wobei die Schreibstrahlen über ihren ganzen Verlauf parallel
bleiben.
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Die obere Fläche der Linse 8, welche eine Streifenlinse ist, ist in
der Zeichnung konkav dargestellt. Wenn die von dem Element 11 ausgegebenen Taktimpulse
äquidistant sind, dann würden durch die von der Mitte aus zunehmende Schrägstellung
der vom Polygonspiegel 6 kommenden Abbildungsstrahlen die Abstände der Punktkolonnen
von der Mitte des Streifens 7 aus nach den beiden Rändern hin etwas größer werden.
Dies wird durch die Strahlenbrechung an der oberen Fläche der Streifenlinse 8 kompensiert.
Es kann aber auf diese Kompensation-Brechungsfläche auch verzichtet werden, indem
man statt dessen die Frequenz der durch das Element ausgegebenen Taktimpulse periodisch
moduliert. Zu jedem Einzelspiegel des Polygonspiegels 6 gehört eine bestimmte
Anzahl von »Zähnen« der Licbtunterbrecherscheibe 9, welche während der aktiven Phase
des Polygonspiegels zwischen 10 und 11 durchlaufen. Diese Zahnreihe
kann nun so geteilt werden, daß die Frequenz der vom Element 11 ausgehenden
Impulse von einem etwas größeren Wert am Anfang der zu schreibenden Zeile ausgehend
abnimmt und von der Mitte der Zeile an wieder zunimmt. Es ist ersichtlich, daß auch
auf diese Weise gleichmäßige Kolonnenabstände trotz der unterschiedlichen Schrägstellung
der auf die Aufzeichnungsfläche 7 treffenden Abbildungsstrahlen herbeigeführt werden
könn' Da der Lichtschreiber mit hoher Geschwindigkeit arbeiten soll, ist es zweckmäßig,
den Aufzeichnungsstreifen 7 nicht schrittweise, sondern kontinuierlich in der eingezeichneten
Pfeilrichtung zu transportieren. Dies wird ermöglicht, indem die Zeilen, welche
von den vom Polygonspiegel 6 kommenden Strahlen durchlaufen werden, schräg
gestellt werden, so wie dies in F i g. 1 b dargestellt ist. Dies kann erreicht werden,
indem die Achse 20 (F i g. 1) der den Streifen 7 transportierenden Walze 21 um den
senkrecht auf den Streifen 7 fallenden Strahl um den Winkel w der F i g. 1 b senkrecht
zur Zeichenebene verschwenkt angeordnet wird. Außerdem muß die Transportgeschwindigkeit
des Streifens 7 mit der Zeilenschreibgeschwindigkeit synchronisiert werden. Die
Laufgeschwindigkeiten eines Motors 22, der über ein Getriebe 23 die Spiegeltrommel
6 antreibt, und eines Motors 24, der über ein Getriebe 25 die Transportwalze
21 antreibt, werden zu diesem Zweck über eine Regeleinrichtung
26 mit bekannten Mitteln auf gleichbleibende Geschwindigkeiten geregelt,
wobei als regelnde Größe die vom Element 11 kommende Taktfrequenz der Einrichtung
26 zugeführt wird.
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In F i g. 1 sind ferner zwei lichtelektrische Wandler 27 und
28 dargestellt, die durch von der Spiegeltrommel 6 kommende Lichtstrahlen
belichtet werden können. Zweckmäßig wird von der Lichtquelle 1 ein zusätzlicher
(achter) Strahlengang abgenommen, der nicht moduliert wird, aber in gleicher Weise
wie die vorher beschriebenen Schreibstrahlen über die Spiegeltrommel 6 geführt wird.
Dieser Strahl trifft dann vor Beginn einer Zeile auf den Wandler 27 und nach Beendigung
einer Zeile auf den Wandler 28 (dazwischen muß er natürlich durch eine streifenförmige
Blende abgeblendet werden, welche verhindert, daß dieser ständig helle Strahl auf
die Aufzeichnungsfläche 7 trifft). Es wird also im Wandler 27 ein Zeilenanfangsimpuls
und im Wandler 28 ein Zeilenendimpuls erzeugt. Diese Impulse werden ebenfalls
dem Steuerwerk 12 a zugeführt. Der Zeilenendimpuls kann z. B. dazu benutzt werden,
um über die Leitung 15 die Information für eine weitere Zeile abzurufen.
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Es kann weiterhin vorgesehen werden, daß die Wandler 27 und
28 in Zeilenrichtung verstellbar sind und aus den dargestellten Endstellungen
heraus nach innen verschoben werden können. Hierdurch kann dann die Länge der auf
den Streifen 7 zu schreibenden Zeilen verändert, insbesondere sowohl der Zeilenanfangspunkt
als
auch der Zeilenendpunkt verlegt werden, indem das Steuerwerk 12a dafür sorgt, daß
die Schreibstrahlen nur in dem Intervall zwischen dem vom Wandler 27 gelieferten
Zeilenanfangsimpuls und dem vom Wandler 28 gelieferten Zeilenendimpuls hell getastet
werden können.