DE2709320A1

DE2709320A1 - Verfahren zur wiedergabe von buchstaben oder symbolen

Info

Publication number: DE2709320A1
Application number: DE19772709320
Authority: DE
Inventors: Gerald Avison; Philip Thomas Blenkinsop; John David Marsh; Dexter Robert Plummer
Original assignee: PA Management Consultants Ltd
Current assignee: PA Management Consultants Ltd
Priority date: 1976-03-04
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1977-09-15
Also published as: US4149807A; GB1570722A; JPS52129237A; FR2348056B1; FR2348056A1

Description

Patentanwälte Kadorft Klunker Knoebelstr.tb 8 Münrlicii 22

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PA MANAGEMENT CONSULTANTS LIMITED

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London, SW1X 7JU Großbritannien

Verfahren zur Wiedergabe von Buchstaben oder Symbolen

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergabe bestimmter Buchstaben, Symbole, Pläne und sogar Bilder mittels einer Schreib- oder Drucktechnik. Die Erfindung betrifft in erster Linie eine Wiedergabe durch Schreiben bzw. Tippen, d.h. ein Verfahren, bei welchem Farbe durch den Aufschlag eines sich bewegenden Schriftbild-Körpers auf ein Farbband (oder ein gleichwirkendes Mittel) auf Papier oder eine andere Oberfläche übertragen wird. Die Farbe kann jedoch auch direkt von dem sich bewegenden Schriftbild-Körper übertragen werden, wie dies nachfolgend dargelegt wird. Die Erfindung betrifft gleichermaßen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekannte Schreibmaschinen weisen einen Typen-Korb auf, der aus einer Reihe von Hebeln besteht, an deren freien Enden die Typen erhaben angeordnet sind. Beim Aufschlag einer solchen erhabenen Type auf ein zwischen dieser und einer Oberfläche geführtes Farbband wird das gesamte Symbol gleichzeitig auf das Papier bzw. die Oberfläche übertragen. Die Anzahl der zur Verfügung stehenden Symbole ist durch die Anzahl der Typenhebel begrenzt, die in den Typenhebel-Korb hineinpassen und ist somit üblicherweise auf die Grundbuchstaben (in großer und kleiner Ausführung) und Zahlen, sowie einige Satzzeichen beschränkt, was zusammen etwa 88 Symbole ergibt. Um das Schriftbild zu ändern oder an eine unterschiedliche Sprache anzupassen muß ein kompliziertes Verfahren durchgeführt werden. Vorteilhaft in dieser Hinsicht ist der sogenannte "Kugelkopf"-Schreibkopf, bei welchem sämtliche Symbole auf einem einzigen Kopf in erhabener Form angeordnet sind. Diese Anordnung ähnelt in gewisser Weise dem älteren zylindrischen Schreibkopf, welcher dem Typenhebel-Korb vorausging*. Der Schreibkopf kann leicht

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entfernt werden und schnell durch einen solchen ersetzt werden, der ein unterschiedliches Schriftbild liefert oder auch einen unterschiedlichen Satz von Buchstaben bzw. Symbolen. Auch dieser Vorgang erfordert jedoch einen Handgriff des Benutzers und kann ermüdend wirken und den Schreibvorgang verlangsamen, wenn in einer einzigen Schreibpassage mehrere Schreibkopfwechsel erforderlich werden. Darüberhinaus besteht natürlich das Problem der Aufbewahrung und Identifizierung der Schreibköpfe, im Falle, daß eine größere Anzahl von Schreibköpfen vorhanden sind.

Weiterhin noch bekannt ist das "Punkt-Matrix"-System, bei welchem einzelne Nadeln oder ein Nadelfeld, das in Matrixform angeordnet ist, selektiv aktiviert wird und ein Farbband gleichzeitig oder nacheinander in bestimmten Bereichen beaufschlagt, so daß das gewünschte Symbol als ein Punktfeld dargestellt wird. Das Auflösungsvermögen dieses Systems ist jedoch ungenügend, auch wenn die Matrix viele Reihen und Zeilen aufweist. Das Bild erreicht nicht die Schärfe des Schriftbildes einer normalen Schreibmaschine.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Wiedergabe von Buchstaben, Symbolen und dergleichen zu schaffen, ohne daß die Anzahl der unterschiedlichen Buchstaben oder Symbole so stark begrenzt ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein entlang eines Weges oder einer Reihe von Wegen bewegter Transducer Farbe an aufeinander folgenden Stellen der Oberfläche aufbringt, um so den Buchstaben oder das Symbol nacheinander aufzubauen, wobei der Transducer von einer Steuereinrichtung überwacht wird, die von in elektrischer Form in einem Speicher gespeicherter Information gesteuert wird. Die Buch-

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stäben, Symbole und dergleichen werden somit nacheinander auf dem Papier oder einer anderen Oberfläche mit einem in zwei Dimensionen bewegten Schreibstift erzeugt, der von einer elektrisch gespeicherten Information gesteuert wird, die dem erforderlichen Buchstaben oder Symbol eigentümlich ist.

Es ist heutzutage bekannt, daß große Informationsmengen in elektrischer Form auf sehr kleinem Raum speicherbar sind, hauptsächlich in digitaler Form, so daß die Instruktionen zur Erzeugung einer sehr großen Zahl von Buchstaben oder Symbolen in einer Schreib- oder Druckmaschine praktischer Abmessungen vollständig digital speicherbar sind. Es kann eine Standardtastatur in Verbindung mit einem Knopf- oder Tastenfeld vorgesehen werden, um Buchstaben oder Symbole aus einem weiten Bereich von Schriftbildern abzurufen, wobei die Anordnung etwa einem Orgel-Manual entsprechen kann, mit dem Töne unterschiedlicher Tonlagen und Klangfarben angespielt werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Buchstabe bzw. jedes Symbol (nachstehend vereinfachend nur Buchstabe genannt) aus einem Punktfeld aufgebaut, das durch die Vibration eines Schreibstiftes in einer zur Papierebene oder anderen Schreiboberfläche senkrechten Richtung erzeugt wird. Im allgemeinen ist nur ein einziger Schreibstift vorgesehen, dessen Vibrationsfrequenz nur durch die mechanischen Möglichkeiten und den benötigten Kraftfluß begrenzt ist, der benötigt wird, um eine ausreichende Anschlagkraft mit der erforderlichen Geschwindigkeit zu erzeugen. Hinsichtlich der Auflösung besteht nicht die gleiche Begrenzung wie bei dem bekannten Punkt-Matrix-System. Die Punkte können sehr klein sein und sich

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um ein beliebiges Maß überlappen (entsprechend einer angemessenen Schreibgeschwindigkeit), so da3 die Auflösung gleich oder besser ist, als die eines normalen Schriftbildes.

Vorzugsweise ist jeder Buchstabe nacheinander aus einer Reihe einander überlappender Punkte aufgebaut, wobei sich der Schreibstift ausgehend von einem Bezugspunkt durch eine Kombination von geraden und gekrümmten Wegen bewegt. Vorzugsweise sind jedem Buchstaben mehrere Bezugspunkte zugeordnet, wobei, wenn der Schreibstift entlang eines Weges, der aus einer begrenzten Anzahl von Wegen, die zur Verfügung stehen, ausgewählt wurde, sich zum nächsten Bezugspunkt bewegt, er bei Erreichen dieses nächsten Bezugspunktes neue Instruktionen erhält, wie er sich zum dritten Bezugspunkt zu bewegen hat usw. Beispielsweise können von einem gegebenen Bezugspunkt aus 32 Richtungen und 16 unterschiedliche Krümmungsradien befahren werden.

Die Steuerung des Schreibstiftes kann polar oder auch in Cartesischen Koordinaten erfolgen. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das letztere Steuersystem verwendet.

Die Erfindung ist nicht auf die Wiedergabe von Buchstaben und Zahlen begrenzt, sondern kann auch dazu verwendet werden, Muster, Diagramme und sogar einfache Bilder zu reproduzieren. Die Auflösung der sich aufbauenden Zeichen hängt von der Schreibgeschwindigkeit ab. Für gewisse Anwendungsfälle kann beispielsweise eine schlechte Auflösung aber hohe Schreibgeschwindigkeit vorteilhaft sein, für andere Fälle ist wiederum eine hohe Qualität erwünscht, was jedoch den Schreibvorgang verlängert. Die Tatsache, daß die

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gesamte zum Steuern der Geschwindigkeit und der Bewegungsweise des Schreibstiftes benötigte Information elektrisch gesteuert ist, ermöglicht in diesem Punkt eine vollständige Flexibilität. Die gleiche Maschine kann daher für ein Niedriggeschwindigkeitsschreiben mit hoher Auflösung oder ein Hochgeschwindigkeitsschreiben mit niedriger Auflösung eingesetzt werden.

Der Schreibkopf, der den Schreibstift trägt, kann in einer bestimmten Position fest angeordnet sein, wobei sich das Papier oder eine andere geeignete Oberfläche, auf welchem die Wiedergabe der Buchstaben erfolgen soll, in Relation zum Stift in zwei Richtungen bewegt, ähnlich einem üblichen Schreibmaschinenschlitten. Alternativ dazu kann jedoch auch der Schreibkopf in Bezug zum Papier in wenigstens einer Richtung verschoben werden, wie dies bei der Kugelkopfschreibmaschine bekannt ist. Eine weitere Möglichkeit besteht noch darin, den Schreibkopf vollständig beweglich anzuordnen, und mit dem Informationsspeicher und der Kraftquelle nur über erforderliche flexible elektrische Leitungen zu verbinden. Dies eröffnet die Möglichkeit einer Verwendung zum Beschriften von großen Zeichnungen oder Plänen von Architekten als eine Alternative zu bestehenden Übertragungsverfahren.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 Diagramme, die zwei der möglichen grundlegenden Prinzipien verdeutlichen, nach welchen die Erfindung durchgeführt werden kann;

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Fig. 3 und 4 ähnliche Diagramme, welche die Prinzipien genauer erläutern;

Fig. 5 ein vertikales Schnittbild durch eine Ausführungsform des Transducers;

Fig. 6 eine Unteransicht des Transducers nach Fig. 5;

Fig. 7 eine genauere schematische Darstellung des optischen Rückkopplungssystems des Transducers nach den Fig. 5 und 6, und

Fig. 8 ein Blockdiagramm des Steuersystems des Transducers nach den Fig. 5, 6 und 7.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Erfindung wird lediglich im Hinblick auf das Drucken bzw. Schreiben gewöhnlicher Buchstaben und Zahlen beschrieben, obwohl, wie vorstehend angedeutet wurde, die Erfindung ebenfalls dazu benutzt werden kann, beliebige Zeichen wiederzugeben, die in aufeinander folgenden Schritten durch Linien aufgebaut werden können und deren Komplexität lediglich durch die Kapazität des Informationsspeichers und der zum Zeichenaufbau zur Verfügung stehenden Zeit begrenzt ist. Fig. 1 zeigt zwei Zahlen, die aus einem Punktmuster aufgebaut sind, wobei jeder Punkt auf einer einer begrenzten Anzahl von vorbestimmten Positionen einer Matrix liegt, ähnlich dem bekannten Punkt-Matrix-System, außer daß anstelle der Erzeugung jedes Punktes durch eine separate Nadel das Zahlensymbol durch eine einzige Nadel bzw. Schreibstift in aufeinander folgenden Schritten aufgebaut wird, indem sich der Stift unter der Kontrolle eines Steuersystems von Punkt zu Punkt bewegt. Das Steuersystem wird mit einer Information aus einem

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digitalen Datenspeicher gefüttert, die dem charakteristischen Aussehen des gewünschten Symbols entspricht. In Fig. 1 ist eine relativ grobe Matrix 9 auf 15 gezeigt, die eine Gesamtzahl von 135 möglichen Positionen für die Punkte ergibt, wobei auf ein typisches Symbol zwischen 30 und 40 Punkte entfallen. Jede der zur Verfügung stehenden Punktpositionen ist in Cartesischen Koordinaten von Bezugslinien aus eindeutig identifizierbar. Als Bezugslinien dienen beispielsweise die Grundlinie und linke Begrenzungslinie, so daß jede Position in Form von zwei Zahlen speicherbar ist. Wenn somit beispielsweise die Schreibmaschinentaste, die dem Symbol "2" entspricht gedrückt wird, wird die erforderliche Information nacheinander von einem Speicher zum Transducer weitergegeben, wodurch der Transducer veranlaßt wird, beim Beginn des Symbols einen Punkt zu drucken, sich dann zur nächsten Position zu bewegen und einen weiteren Punkt zu drucken usw. bis das Symbol aus der erforderlichen Anzahl von Punkten entstanden ist. Bei Vollendung des Symbols wartet der Transducer, vorzugsweise nachdem er in eine Ruhestellung zurückgekehrt ist, die in der linken unteren Ecke der Matrix sein kann, bis er Instruktionen zur Wiedergabe des nächsten Symbols erhält, welches in dem gezeigten Beispiel die Zahl "8" ist. Die notwendige Verlagerung auf die Fläche, auf welche das nächste Symbol gedruckt werden soll, kann durch eine Verschiebung des Transducers oder der Oberfläche erfolgen, auf welcher gedruckt werden soll, ähnlich wie bei bekannten Schreibmaschinen. Selbstverständlich ist es zur Wiedergabe aufeinander folgender Symbole nicht erforderlich, eine "Echtzeif'-Beziehung zum Eintippen in die Tastatur herzustellen. Die Information über die wiederzugebenden Symbole kann gespeichert werden und später dem Transducer entsprechend dessen Höchstarbeitsgeschwindigkeit zugeführt werden, ähnlich wie dies bei bekannten wortverarbeitenden Anlagen bekannt ist.

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Die vorstehende Beschreibung stellt die Elementarform der Erfindung dar. Es ist jedoch offensichtlich, daß im Gegensatz zum bekannten Punkt-Matrix-System, das auf eine Auflösung von etwa 5 auf 7 oder maximal 9 auf 16 wegen den mechanischen Beschränkungen begrenzt ist, die sich ergeben, wenn eine so große Anzahl von Nadeln auf engem Raum angeordnet werden müssen, das erfindungsgemäße System eine Matrix verwenden kann, deren Auflösung so hoch wie gewünscht ist. Die einzige Begrenzung dabei ist die Kapazität des Speichers eine genauere Information zu speichern und die Fähigkeit des Transducers, den kleinen damit verbundenen Schritten zu folgen.

Obwohl somit die grobe in Fig. 1 dargestellte Matrix eine erhebliche Abweichung von der gewünschten Form des Symbols zeigt, ist es möglich, durch Steigern der Auflösung die gleiche Genauigkeit der Form zu erhalten, wie sie beim üblichen Schreibmaschineschreiben mit erhabenen Typen oder beim Drucken erhalten werden kann.

In dem einfachen in Fig. 1 gezeigten Beispiel weisen die Punkte einen Abstand voneinander auf. Bei Steigerung der Auflösung rücken die Punkte jedoch enger zusammen und überlappen sich schließlich, was in der Praxis dazu führt, daß zusanunenhängende Linien erzeugbar sind, deren Kanten so glatt sind, wie solche, die mit einer normalen Schreibmaschine erzeugt werden. Der Abstand zwischen aufeinander folgenden Punkten beträgt in diesem Fall weniger als 1,2 mal den Radius der Punkte und ist vorzugsweise etwa 0,9 mal der Radius. Ein Nachteil des rechtwinkligen in Fig. 1 benutzten Matrixsystems besteht darin, daß sogar mit einer Matrix hoher Auflösung sich die Überlappung zwischen aufeinander folgenden Punkten zwischen Linien parallel zu den Bezugslinien einerseits und den geneigten Linien

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- 14 andererseits ändert.

In Fig. 2 ist das Prinzip einer alternativen (und bevorzugten) Ausführungsform zum Aufbau der Symbole dargestellt. Auch hier ist die Matrix relativ grob (9 auf 15 in dem gezeigten Beispiel), sie wird jedoch nur dazu verwendet, bestimmte Punkte in den Symbolen zu lokalisieren, die nachfolgend "Bezugspunkte" genannt werden. Die Bewegung zwischen diesen Punkten läuft entlang gerader Linien und glatter Kurven, die mit der Matrix in keiner Beziehung stehen. Die Bezugspunkte sind in Fig. 2 durch Kreuze dargestellt. Um auf diese Weise das Symbol "2" darzustellen, wird der Schreibstift zunächst zum Start-Bezugspunkt auf der linken Seite gebracht und dann mittels einer gespeicherten Information so instruiert, daß er sich nach oben in einer vorbestimmten Startrichtung bewegt, jedoch entlang eines Weges mit einer nach rechts gerichteten Krümmung bestimmten Krümmungsradius. Wenn der Schreibstift auf diese Weise den nächsten Bezugspunkt erreicht, der an einem der Matrixpunkte des oberen Teils der Figur liegt, erhält er frische Instruktionen, in einer Kurve gleichen Radius zum dritten Bezugspunkt weiterzufahren, wo er instruiert wird, in einer geraden Linie bestimmter Neigung zum vierten Punkt zu wandern usw.

Bei dieser Version des Systems besteht die zur Erzeugung von Symbolen hoher Auflösung gespeicherte Information aus einer kleinen Anzahl von Matrixpunkten zusammen mit einer kleinen Zahl von Instruktionen in einer gewissen Zahl spezifizierter Wege mit spezifizierten Krümmungen vorwärts zu wandern. Bei dem in Fig. 1 dargestellten System würde die gleiche Auflösung die Speicherung einer sehr großen Anzahl von Matrixpunkten bedingen.

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Um beispielsweise eine Wiedergabequalität zu erreichen, die der gewöhnlicher Schreibmaschinen vergleichbar ist, kann es nötig sein, 32 Richtungen (d.h. Neigungen, die 11 1/4° entfernt liegen) zusammen mit 16 unterschiedlichen Krümmungsradien zu speichern. Ein vollständiges Symbol einfacher Art kann in einem typischen Beispiel durch ein halbes Dutzend Matrixpunkte mit einer korrespondierenden Zahl von Richtungen und Radien charakterisiert werden.

In Fig. 3 sind zwei praktische Beispiele von Buchstaben dargestellt, die mittels des Verfahrens nach Fig. 1 erzeugt wurden, wobei jedoch eine Matrix von 64 auf 96 benutzt wurde. Der Durchmesser der Punkte ist ca. 5 mal so groß als der Abstand der Matrixpunkte voneinander. Wie sich aus dem rechten Symbol ergibt, kann mit dieser Auflösung eine gute Annäherung an glatte Linien erhalten werden. Das linke Symbol zeigt, daß auch Querstriche ausgeführt werden können. In Fig. 4 sind verschiedene Beispiele von Symbolen gezeigt, die mittels der Methode nach Fig. 2 aufgebaut wurden, wobei jedoch eine Matrix mittlerer Auflösung, beispielsweise 16 auf 24 benutzt wurde. Es muß festgestellt werden, daß wie aus dem unteren rechten Symbol ersichtlich, es nicht notwendig ist, das Symbol aus einer einzigen zusammenhängenden Linie zu erzeugen. Im Gegenteil, die Instruktionen können Befehle enthalten, die Erzeugung von Punkten während gewisser Teile der Bewegung aufzuhalten. Die gleiche Verfahrensweise wird bei Symbolen angewandt, die aus aneinander gereihten Strichen bestehen, wie das oben rechts gezeigte. Tatsächlich können nur einige wenige Symbole mit einer einzigen zusammenhängenden Linie dargestellt werden.

Die Punkterzeugung wird mittels einer Hin- und Herbewegung eines Schreibstiftes in einer Richtung rechtwinklig zur

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Ebene des Papiers oder einer anderen Oberfläche erzeugt. Der Schreibstift hat ein abgestumpftes Ende, dessen Durchmesser dem gewünschten Punkt entspricht. Er schlägt auf ein Farbband, um wie beim normalen Schreibmaschineschreiben Farbe auf das Papier zu übertragen. Die Amplitude der Bewegung muß ausreichend sein, um eine Querbewegung des Schreibstiftes zwischen aufeinander folgenden Punkten zu ermöglichen. Die Kraft muß ausreichend sein, um eine genügende Farbübertragung sicherzustellen. Diese beiden Faktoren begrenzen die Frequenz der Punkterzeugung und daher bei gegebener Auflösung, die Schreibgeschwindigkeit. Die Beziehung zwischen den verschiedenen Faktoren ist unschwer auszurechnen, es sollen jedoch nachfolgend einige typische Beziehungen gegeben werden. Bei einem Beispiel beträgt der Durchmesser der Spitze des Schreibstiftes (und dafür der der Punkte) 0,2 mm, wobei der Abstand zwischen den Abständen aufeinander folgender Punkte 0,09 mm ist. Der Schreibstift vibriert mit einer Frequenz von 1,2 kHz mit einer Amplitude von 0,4 mm, gemessen von Scheitel zu Scheitel.

Wenn wir Symbole betrachten, die in einer Matrix von 3 mm Kantenlänge aufgebaut werden und annehmen, daß jedes der Symbole durchschnittlich aus 60 Punkten besteht, ergibt dies eine Schreibgeschwindigkeit von ca. 16 Symbolen pro Sekunde, wobei ca. 20 % der Zeit für die Pausen zwischen den Symbolen verbleibt.

Die Steuergeschwindigkeit, d.h. die Ansprechbarkeit des Transducers in jeder der zwei orthogonalen Richtungen parallel zur Papierebene muß in der Größenordnung von 100 Hz liegen. Es ist möglich, wie weiter unten dargestellt ist, einen Mechanismus zu konstruieren, der eine solche Ansprechempfindlichkeit besitzt.

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Mit dem erfindungsgemäßen System können somit Symbole einer Qualität und Größe erzeugt werden, die der bekannter Schriftbilder entspricht, mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 16 Symbolen pro Sekunde, was etwa der gleichen Geschwindigkeit entspricht, die mit einer Kugelkopf-Schreibmaschine erreichbar ist. Wie bereits vorstehend erklärt wurde, ist jedoch die Auswahl von Symbolen, die der direkten Kontrolle der Bedienungsperson unterstehen, sehr viel grosser und erfordert im wesentlichen nur ein Anschlagen bestimmter Tasten, nicht jedoch ein Wechseln des Schreibkopfes.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Ausführungsform des Transducers gezeigt. Der die Punkte erzeugende Schreibstift 1 wird im unteren Ende eines Röhrchens 2 in einem Diamantlager (nicht gezeigt) geführt. Das obere Ende des Röhrchens 2 ist an einer Kugel 3 befestigt, die zwischen entsprechend angefasten Lagerplättchen 4 angeordnet ist und die gegen eine Drehung dadurch gesichert ist, daß sie im Mittelpunkt einer Membran 5 befestigt ist. Röhrchen 2 kann sich somit in zwei orthogonalen Ebenen normal zur Achse des Röhrchens hin- und herbewegen, wird jedoch an einer Drehbewegung um seine Achse und einer Verschiebung in allen drei Richtungen gehindert. Das obere Ende des Schreibstiftes 1, der sich in der Mittelachse des Röhrchens 2 befindet, ragt über Kugel 3 nach oben und ist am Mittelpunkt einer Membran 6 befestigt, die eine elektrische Spule 7 trägt, welche in einen ringförmigen Luftspalt eines topfförmigen Permanentmagneten 8 eingreift. Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem einer beweglichen Lautsprecherspule. Spule 7 wird über eine geeignete Antriebsschaltung mit einem elektrischen Signal versorgt, welches ein axiales Oszillieren der Spule und Schreibs,tiftanordnung mit seiner Resonanzfrequenz bewirkt, wodurch die erforderliche

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Punktfolge erzeugt wird. Eine typische Frequenz liegt in der Größenordnung von etwa 1200 Hz.

In der Nähe des freien Endes des Röhrchens 2 ist eine quadratische Weicheisenplatte 9 befestigt, die in ihrer neutralen Lage symmetrisch in die Luftspalte von vier Elektromagneten 10 eingreift, deren C-förmige Eisenkerne symmetrisch um die Achse des Schreibstiftes herum verteilt sind.

Die vier Eisen-Schaltungen werden mit Vormagnetisierungsfeldern gleicher Stärke und Polarität versorgt. Vorzugsweise werden diese Felder mittels gleichstrombeschickter Elektromagneten oder alternativ auch mit Permanentmagneten erzeugt, welche in die Eisen-Schaltungen eingeführt sind. Im Falle, daß die Vormagnetisierungsfelder mittels Permanentmagneten erzeugt werden, ist es notwendig, ein Material zu verwenden, daß einer Demagnetisierung entsprechenden Widerstand leistet, beispielsweise Samarium-Kobalt.

Durch die Beaufschlagung der Spulen 11 eines einander gegenüberliegenden Paares Elektromagneten mit entgegengesetzt gerichteten Signalen wird Schreibstift 1 entlang einer Linie auswandern, die senkrecht zu seiner Achse gerichtet ist und in der Ebene des betreffenden Elektromagnetpaares liegt. Bei dieser Anordnung wird die Größe der Kraft eine Funktion des Erregungsstromes sein und unabhängig von der Stellung der Weicheisenplatte. Eine Beaufschlagung der Spulen des anderen Paares mit entgegengesetzten Signalen führt dazu, daß der Schreibstift entlang einer zweiten Linie auswandert, die rechtwinklig zur ersten und zu seiner Achse gerichtet ist. Durch eine geeignete Zuführung von Signalen an diese Spulen kann somit

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die Position der Spitze des Röhrchens 2 und damit des Schreibstiftes 1 an jedem Punkt innerhalb eines bestimmten Bereiches, beispielsweise einem Quadrat von 3 mm Kantenlänge gesteuert werden. Die Auswanderung geschieht gegen die Rückstellkraft der Membran 6.

Mit dem Steuersystem, das nachfolgend beschrieben ist und unter Verwendung des im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Bezugspunktsystems ist es notwendig, dem Steuersystem eine Information über die Position des Schreibstiftes 1 zurückzuübermitteln. Für diesen Zweck ist am Röhrchen 2 ein vierseitiger Spiegel 12 befestigt, von dem nur zwei Flächen verwendet werden. Ein Lichtstrahl von Lichtquelle 13 auf eine dieser Flächen wird reflektiert und von einem Detektorpaar 14 erfaßt (Fig. 6).

In Fig. 7 ist Lichtquelle 13 als Lampe dargestellt, deren Licht ein Gitter 15 durch eine Kondensorlinse 16 gleichmässig beleuchtet. Eine Linse 17 fokussiert ein Bild des Gitters auf eine Objektivlinse 18 und nach Reflexion von Spiegel 12 wird das Bild des Gitters 15 einem zweiten Gitter überlagert, dessen Gitterlinien in einem geeigneten kleinen Winkel zu denen des Bildes des Gitters 15 geneigt sind. Die sich dabei ergebenden wellenförmigen Streifen werden durch ein Detektorpaar 14 erfaßt, das einen bestimmten Abstand zueinander aufweist und so angeordnet ist, daß eine Phasen-Information erhalten werden kann, aus welcher die Richtung der Bewegung der Streifen elektronisch ableitbar ist.

Durch ein Kippen des mit dem Röhrchen 2 verbundenen Spiegels 12 wird eine Verschiebung der Streifen erzeugt und ein Zählen der Streifen, welche den Detektor 14 überquert haben, stellt ein direktes Maß für den Winkel dar, der vom Spiegel

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zurückgelegt wurde und somit auch von der Entfernung, die Schreibstift 1 gewandert ist.

Dieses Meßsystem hat den Vorteil, daß es gegenüber einer seitlichen Verschiebung des Spiegels oder auch gegenüber kleinen Bewegungen des Spiegels, die mit keinem vertikalen Kippen verbunden sind, unempfindlich ist. Das System spricht allein auf ein Kippen des Spiegels in der betreffenden Ebene an.

Es ist selbstverständlich, daß ein zweites mit dem in Fig. gezeigten System identisches System eine Bewegung des Schreibstiftes in der orthogonalen Ebene abfühlt, wobei die zweite Fläche des Spiegels 12 verwendet wird.

Eine weitere Methode zur Erzeugung eines Rückführungspositionssignals könnte darin bestehen, dem Magnetisierungsstrom der Spulen 11 ein Hochfrequenzsignal zu überlagern und davon eine Information über die Stellung der Platte 9 mittels des magnetischen Widerstandes abzuleiten, welchen die magnetische Schaltung des Elektromagneten 10 dem Hochfrequenzsignal entgegensetzt. Dadurch würde die Notwendigkeit entfallen, ein optisches System gemäß Fig. 7 zu installieren, es würden jedoch in Praxis andere Probleme auftreten.

Eine Steuerschaltung, die geeignet ist, den Transducer nach den Fig. 5 und 6 zu betreiben, ist in Fig. 8 angedeutet. Ein Taktsignalgenerator C liefert Impulse, aus welchen die Radiusinformation R in Form eines Vier-Bit-Signals angeleitet wird, was die Wahl zwischen 16 verschiedenen Radien ermöglicht (eingeschlossen einen unendlichen Radius bzw. eine gerade Linie). Ein Richtungszähler D liefert 32 verschiedene Rich-

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tungen, die in einem Abstand von 11 1/4° um den Kompaß herum gelegt sind. Diese Beispiele, ausgewählt, in einer weiter unten beschriebenen Art und Weise, sind praktisch Polarkoordinatensignale, die dazu verwendet werden, die Nadel in zwei zueinander orthogonalen Richtungen, X und Y in Cartesischen Koordinaten, zu bewegen. Für diesen Zweck ist in jedem Kanal, X und Y, ein digitaler Dreiecksgenerator GX und GY angeordnet, deren Signale in analoge Form umgewandelt und dazu verwendet werden, ein Sinussignal (X) und Cosinussignal (Y) zu erzeugen, das bei IX bzw. IY integriert und einem entsprechenden Komparator DR zugeführt wird. Die nötige Phasenverschiebung um 9O⁰ wird mit einem der Signale bei P durchgeführt.

In den Komparatoren CT werden die Signale mit den entsprechenden Rückkopplungssignalen des optischen Systems zur Positionsbestimmung verglichen, das vorstehend beschrieben wurde und das Differenzsignal dazu benutzt, einen Servoverstärker zu speisen, der die entsprechenden Spulen 11 treibt.

Gleichzeitig werden die X- und Y-SignaIe Diskriminatoren DR eingegeben, welche die Information mit der gewünschten vergleichen. Die Information über die zwei Bezugspunkte, auf welche sich der Punkt zubewegt, in Form von X- und Y-Signalen in digitaler 5-Bit-Form wird bei DAX und DAY in die analoge Form umgewandelt. In den Diskriminatoren DR wird, wenn sich der Punkt entlang eines gekrümmten Stückes des Signals bewegt, zu jedem Augenblick (gemäß der Anzeige des Richtungszählers D oder durch die relative Geschwindigkeit des Wechsels der X- und Y-Werte) mit der gewünschten Richtung am Ende des gekrümmten Abschnitts verglichen. Im Falle eines geraden Abschnittes vergleicht der Diskriminator die X- und Y-Koordinaten des Punktes zu jedem Moment mit den Koordinaten des nächsten Bezugspunktes (in analoger Form von DAX und DAY). Wenn diese übereinstimmen

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und somit angezeigt wird, daß der gewünschte Punkt erreicht ist, wird der Abschnittszähler SG ausgelöst, um das nächste Segment bzw. den nächsten Abschnitt zu beginnen.

Das Buchstabenregister CR enthält die Information zur Erzeugung eines einzelnen Buchstaben oder Symbols. Über die Adressierlogik AL steuert es einen Speicher S, der eine genaue Information in Form von N 12-Bit-Signalen enthält. Das Ausgangssignal dieses Speichers enthält alle notwendigen Instruktionen zur Einstellung des Radiussignals und Richtungssignals, die Koordinaten des nächsten zu erreichenden Bezugspunktes, die Anzahl der Abschnitte und Bezugspunkte und die Fertigstellung des Buchstabens. Bei Beendigung bzw. Fertigstellung eines Buchstabens werden alle Generatoren zurückgesetzt und für das nächste Symbol bereit gemacht. Der Speicher steuert auch das An- und Abschalten des Schreibstift-Vibrationssignals, falls erforderlich, bei Diskontinuitäten der Linienführung des Buchstaben.

Es ist offensichtlich, daß die Auswahl der aufeinander folgenden Symbole mittels beliebiger bekannter Techniken zur Informationsverarbeitung erfolgen kann, beispielsweise mittels einer einzigen Handtastatur, die in Echtzeit arbeitet oder auch durch auf Bändern oder Magnetkarten gespeicherter Information.

Anstelle einer elektromagnetisch erzeugten Vibration des Schreibstiftes können andere Verfahren, beispielsweise piezoelektrische oder magnetostriktive angewandt werden, sogar mechanische, pneumatische oder hydraulische Verfahren sind denkbar.

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Obwohl die Erfindung in erster Linie in Bezug auf alphabetische und Zahlensymbole beschrieben wurde, ist selbstverständlich, daß sie auch dazu verwendet werden kann, jede andere Form von Symbolen darzustellen, beispielsweise arabische oder chinesische Buchstaben, Musiknoten oder einfache Bilder.

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einem System beschrieben wurde, welches aufeinander folgende Punkte erzeugt, ist es möglich, die Erfindung auch so abzuwandeln, daß eine kontinuierlich gezogene Linie erzeugt wird. In diesem Fall würde der Schreibstift abgerundet sein. Auch in diesem Fall müßte jedoch noch eine Einrichtung vorhanden sein, um den Schreibstift axial zu bewegen, damit er von dem Farbband oder einer anderen Oberfläche abhebt, wenn von einem Buchstaben zum nächsten gewechselt wird. Es ist ebenfalls möglich zwei Seite an Seite angeordnete Schreibstifte oder sogar mehr zu verwenden, die gleichzeitig zwei Symbole oder in bestimmten Fällen unterschiedliche Teile ein und desselben Symbols wiedergeben, ohne daß der grundlegende Gedanke der Erfindung verlassen wird. Obwohl die Erfindung in Bezug auf das Schreiben mittels Anschlagen eines Farbbandes beschrieben wurde, kann die Erfindung auch auf bandlose Drucktechniken, beispielsweise solche angewandt werden, die als Farb-Tropfdrucken bekannt sind oder wobei der Farbstoff zum oder durch den Schreibstift zugeführt wird.

Anstelle der Verwendung einer mechanischen Nadel oder eines Schreibstiftes um den Farbstoff auf die Schreibunterlage zu überführen, kann auch ein Elektronenstrahl benutzt werden, der mittels der bekannten Strahlablenkungstechniken gesteuert wird, was zu extrem hohen Schreibgeschwindigkeiten führen würde. Es kann auch ein Laserstrahl eingesetzt werden, der durch Kippspiegel abgelenkt wird, wie dies vom

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- 24 Duddell-Oszillographen bekannt ist.

Bei einer Verwendung der Erfindung anstelle einer normalen Schreibmaschine wäre es möglich, die unter Verwendung einer Tastatur eingetippten Instruktionen eine kurze Weile zu speichern und dann nach einer automatischen Analyse der Anzahl der Buchstaben und Zwischenräume das Geschriebene Zeile für Zeile wiederzugeben mit einer automatischen Berichtigung der Zeilenenden mittels einer geeigneten automatischen Steuerung des Abstandes zwischen aufeinander folgenden Buchstaben und zwischen aufeinander folgenden Wörtern- Sogar ohne eine Zeilenberichtigung können die Abstände zwischen den Buchstaben entsprechend der Breite des Buchstabens veränderlich gewählt werden, wie dies bei einigen bekannten Schreibsy steinen der Fall ist.

Wie bereits vorstehend erwähnt wurde, kann der Schreibkopf, ähnlich dem in den Fig. 5 und 6 gezeigten auch in Form einer beweglichen Einheit ausgebildet sein, welche der Benutzer einfach gegen das Papier oder eine andere Oberfläche hält, auf welcher die Symbole gedruckt werden sollen. Es können auch Vorkehrungen getroffen werden, um den Kopf am Papier entlangzuführen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Wiedergabe von Buchstaben oder Symbolen auf ^iner Oberfläche mittels einer Schreib- oder Drucktechnik, dadurch gekennzeichnet , daß ein entlang eines Weges oder einer Reihe von Wegen bewegter Transducer Farbe an aufeinander folgenden Stellen der Oberfläche aufbringt, um so den Buchstaben oder das Symbol nacheinander aufzubauen, wobei der Transducer von einer Steuereinrichtung überwacht wird, die von in elektrischer Form in einem Speicher gespeicherter Information gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe in einer Reihe aufeinander folgender Punkte aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Punkte soweit überlappen, daß das Aussehen einer zusammenhängenden Linie erreicht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Farbe mittels eines mechanischen Schreibstiftes übertragen wird, der ein Farbband gegen die Oberfläche drückt.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstift in einer Richtung normal zur Oberfläche vibriert, während er gleichzeitig in Richtungen parallel zur Oberfläche gesteuert wird, um die erforderlichen Punkte durch aufeinander folgende Anschläge des Schreibstiftes auf dem Farbband zu erzeugen.

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ORIGINAL INSPECTED

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstift durch eine elektromagnetische Einrichtung in Vibration versetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Buchstaben dadurch gebildet werden, daß der Transducer nacheinander durch eine Reihe von Wegabschnitten von einem zum nächsten Bezugspunkt im Buchstaben gesteuert wird, wobei die Wegabschnitte in Form einer Linie oder eines Bogens vorbestimmter Form und Richtung aus einer begrenzten Zahl solcher Abschnitte ausgewählt wird, die in elektrischer Form im Speicher gespeichert sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugspunkte aus einer begrenzten Zahl solcher Punkte ausgewählt werden, die in einer Matrixform angeordnet sind und in elektrischer Form im Speicher gespeichert sind.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Abschnitte in Form von Kreisbögen mit einer bestimmten begrenzten Zahl von Krümmungsradien einschließlich dem Krümmungsradius unendlich gespeichert sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung elektromagnetisch arbeitet und in zwei orthogonalen Richtungen in einem Cartesischen Koordinatensystem parallel zur Ebene der Oberfläche durch Signale, die von der gespeicherten Information abgeleitet werden, angetrieben wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß

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sie einen Transducerkopf mit einem länglichen Schreibstift (1) aufweist* eine Einrichtung (7, 8) für eine axiale Vibration des Schreibstiftes (1), eine Befestigung, die ein Verschwenken des Schreibstiftes (1) um einen Punkt seiner Achse ermöglicht, der von der Spitze des Schreibstiftes (1) entfernt liegt, weiterhin eine elektrisch ansprechbare Steuereinrichtung (9, 11) für ein Verschwenken des Schreibstiftes (1) um den genannten Punkt und einen elektrischen Speicher, der die benötigte Information in digitaler Form enthält, und schließlich weiterhin eine Steuereinrichtung, die auf die gespeicherte Information anspricht und die entsprechende Antriebssignale für die Steuereinrichtung liefert, durch welche die Spitze des Schreibstiftes (1) entlang eines gewünschten Weges geführt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9, 11) elektromagnetisch ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung so ausgelegt ist, daß sie den Schreibstift in je einer von zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen bewegen kann, wobei beide Ebenen die Achse des Schreibstiftes (1) enthalten.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Tastatur aufweist, die elektrisch mit dem Speicher verbunden ist und die in der Lage ist, entsprechend der Betätigung einer Taste eine Speicherinformation auszuwählen, die für den Buchstaben oder das Symbol, die der entsprechenden Taste zugeordnet sind, charakteristisch ist, wodurch die Steuereinrichtung veranlaßt wird,

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den Schreibstift entlang desjenigen Weges zu führen, der erforderlich ist, um den Buchstaben oder das Symbol wiederzugeben.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein Rückkopplungssystem zum Rückführen einer Information über die jeweilige Lage des Schreibstiftes zu der Steuereinrichtung aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungssystem einen Spiegel (12) aufweist, dessen Stellung von der des Schreibstiftes (1) beeinflußt wird und der ein optisches System zur Erzeugung von moirierten Streifen beeinflußt.

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