DE2704831A1

DE2704831A1 - Streifenschreiber

Info

Publication number: DE2704831A1
Application number: DE19772704831
Authority: DE
Inventors: Turman D Parkinson
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-02-05
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DE2704831B2; US4136346A; GB1562012A; JPS52106755A; FR2340536A1; JPS5332272B2; FR2340536B1; DE2704831C3; CA1102392A

Description

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6 Frai.ki'-rt ·.-;-. .v.cir. 70 3. Februar 1977

Sehnedcenhotar. ?7 - Tel. 617079 Gzw/Al Gould Inc., Rolling Meadows, Illinois 60008 /U. S. A. Streifenschreiber

Die Erfindung bezieht sich auf einen Streifenschreiber gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches. Die Erfindung bezieht sich somit generell auf Schreibeinrichtungen für Streifenschreiber und betrifft im speziellen eine Einrichtung zum Schreiben mit einem Tintenstrahl.

Die Schreibfeder eines modernen Streifenschreibers muß von einem Zustand der Ruhe* bei dem nur das Streifenpapier unter der Feder hindurchläuft, hin bis zu einem Zustand, bei dem die Feder mit einer Amplitude in Form einer geraden Linie ausschlägt, wobei die Amplitude bis zu 8 oder 12 cm (4 oder 5 inches) und die Oszillationsfrequenz bis zu 100 Hz beträgt. Die Schreibspitzen solcher Federn sind daher beträchtlichen Änderungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Beschleunlgungs-Yerzögerungskräften ausgesetzt.

Der Ausdruck Tintenschreiber bezieht sich Üblicherwelse auf solche Typen von Schreibeinrichtungen, bei welchen Tinte als eine Folge von Tropfen aus einer feinen Düse als Antwort auf physikalische Impulse, die an die Tinte oder in der )@he der Düse angelegt werden, ausgestoßen werden. Da die Folgefrequenz, mit der die Tropfen erzeugt werden, durch die Frequenz der

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angelegten Impulse gesteuert werden kann, ist eine Tintenstrahl-Schreibeinrichtung im speziellen für eine Anwendung bei Streifenschreibern geeignet, weil die Schreibgeschwindigkeit, d.h. die Tropfenerzeugungsfolgefrequenz, auf die Bewegungsänderungen der Feder eingestellt werden können, um so geeignete Aufzeichnungen in einem großen Feder-Geschwindigkeitsbereich zu erzeugen. Eine derartige Frequenzmodulation zwecks Erzeugung gleichförmiger Spuren bzw. Aufzeichnungen ist Gegenstand der US-Anmeldung 639 644.

Ein derartiger Tintenstrahlschreiber ist jedoch nicht frei von Problemen. Da der Tintenstrahl normalerweise einen Tintenleiter benötigt, der sich hin bis zur Schreibspitze der Feder erstreckt, erzeugen die hohen Beschleunigungskräfte, die durch rapide Federbewegungen ausgelöst werden*, Probleme, und zwar hinsichtlich der Aufrechterhaltung des Tintenflusses als auch hinsichtlich des Verspitzens unerwünschter Tinte von der Düse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile dieses bekannten Tintenstrahlschreiber zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Kauptanspruches.

Es ist daher ein ersten Ziel der Erfindung, eine Tintenschreiber-Federanordnung für einen Streifenschreiber zu entwickeln, der wirksam funktioniert und keine Tinte bei den zu erwartenden Beschleunigungskräften verspritzt.

Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, eine Anordnung der vorgenannten Art zu entwickeln, die sich günstig hinsichtlich der anfänglichen Entwurfsanalyse auswirkt, d.h. daß für eine

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gegebene praktische Anwendung die Dimensionen und relativen Proportionen der Teile ausgewählt und abgeglichen werden können, um ein gewünschtes Betriebsverhalten zu gewährleisten. Mit anderen Worten, Arbeitskenngrößen wie Länge und Linearität des Federhubes, Federansprechgeschwindigkeit, Tintenstrahlschreibgeschwindigkeit und das Fehlen von Tintenverspritzen können vorbestimmt und gegeneinander ausgetauscht werden, um für eine gegebene Anwendung zu dem besten Entwurf zu kommen.

Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, eine Anordnung des oben genannten Typs zu entwickeln, die sich durch Leichtgewichtigkeit auszeichnet und auch ansonsten hinsichtlich des Ansprechens des Federmechanismus nicht beschränkt ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung der oben genannten Art anzugeben, deren Teile einfach und gradlinig und daher wirtschaftlich herzustellen sind.

Weitere Merkmale, Vorteile sowie Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer schematischen Darstellung eines Streifenschreibers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt von Teilen des Schreibers nach Fig. 1,

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Flg. 3 einen Teilschnitt, der ungefähr entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 verläuft, und

Fig. 4 eine AusschDtttsdarstellung, teilweise schematlsch, einer zweiten Ausftihrungsfom der Erfindung.

Die Erfindung wird zwar anhand von bestimmten bevorzugten AusfUhrungsbeisplelen beschrieben, jedoch ist es verständlich, daß die Erfindung nicht auf diese AusfUhrungsformen beschränkt 1st. Es sind darüber hinaus weitere Alternativen, Änderungen und äquivalente Lösungen möglich, die Innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Streifenschreiber 10, der einen Motor 11 aufweist, dessen Ausgangswelle 12 in Abhängigkeit von Signalen einer Quelle 13 schwingt, um auf diese Velse eine Schreibfeder 15 quer zur Bewegungsrichtung eines Papierstreifens 16 zu bewegen, der Mittels eines Motors 20 von einer Vorratsrolle 17 über eine Spann- und Umlenkrolle 19 (platen roll) zu einer Aufnahmerolle 18 bewegt wird. Die Vorschubgeschwindigkeit des Papierstreifens wird bestimmt durch eine Steuereinrichtung 21, die mit dem Motor 20 verbunden ist.

Um die Schreibspitze der Feder 15 linear oder zumindest im wesentlichen linear In Bezug auf die Schwingungen der Motorwelle 12 zu bewegen, wird vorteilhaft ein Federmechanismus der Art, wie er In der US-PS 3 088 788 beschrieben 1st, verwendet, wobei bei diesem Mechanismus die Motorausgangswelle 12 einen Hebel 25 trägt, dessen freies Ende sich proportional

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zu der Bewegung des Schaftumfanges 12 bewegt. Ein Arm 26 ist bei 27 an dem anderen Ende des Hebels 25 befestigt, der in einer Ebene schwingt, die von der Welle 12 beanstandet ist und senkrecht zu ihr verläuft. Diese Ebene verläuft parallel zu dem Papierstreifen 16, auf dem die Schreibvorgänge stattfinden. Ein flexibles Band 28 ist bei der Bezugsziffer 29 an einer festen zylindrischen Säule 31, die teilweise die Welle 12 umgibt, verankert, und das Band 28 ist fest sowohl um die Säule 31 als auch um den zylindrischen Teil 32 des Armes 26 geschlungen. Der Erfolg ist, daß das nicht befestigte, die Schreibspitze tragende Ende des Armes 26 sich auf einem im wesentlichen linearen Pfad 33 bewegt, und zwar mit einer Amplitude und Frequenz, die proportional zu der Schwingbewegung der Welle 12 und des Armes 25 sind; der Weg 33 und der Hebsl 25 befinden sich dabei auf entgegengesetzten Seiten der Motorausgangswelle 12. Diese Anordnung, ihre Arbeitbweise und die damit verbundenen verschiedenen Entwurfsfaktoren sind in größeren Einzelheiten in der erwähnten US-PS 3 088 788 beschrieben.

Anknüpfend an die Erfindung benutzt die Schreibfeder 15 des Schreibers als Schreibeinrichtung einen Impuls-Tintenstrahler 35 der Art, wie er in der US-PS 3 683 212 gezeigt ist. Der Tintenstrahler 35 ist auf dem nicht frei beweglichen Ende des Armes 26 befestigt und so orientiert, daß er auf dem Papier 16 schreibt, das unterhalb der Feder 15 transportiert wird.. An den Tintenstrahler 35 werden elektrische Impulse angelegt, wobei für jeden Befehlsimpuls ein Tintentropfen ausgestoßen wird, wobei die Impulse über Leitungen 36 zugeführt werden, die entlang der Ausdehnung des Armes 26 verlaufen und mit einer

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Steuerung 37 verbunden sind, die vorzugsweise Impulse mit einer Folgefrequenz erzeugt, die proportional der Größe der Relativbewegung zwischen dem Tintenstrahler 35 und dem Papier 16 ist, so wie es in der eingangs erwähnten US-Anmeldung 639 644 ausgeführt ist. Wie bereits in dieser Anmeldung erwähnt, wird dadurch unabhängig von Relativgeschwindigkeit zwischen dem Tintenstrahler 35 und dem Papier 16 eine Aufzeichnungslinie mit gleichförmiger Dichte erzeugt·

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Tinte zu dem Tintenstrahler 35 durch eine im wesentlichen starre Leitung 40 zugeführt, die von dem Tintenstrahler 35 entlang der Länge des Armes 26 zu dem Drehlager 27 verläuft, von dort aus etwas zurückverläuft, um in einer Öffnung 41 drehbar gelagert zu sein, die colinear mit der Achse der Motorwelle 12 ist. In der beschriebenen Ausführungsform ist die Drehöffnung 41 eine einfache Bohrung, die in einem oberhalb der Feder 15 befestigten Halterungsblock 42 vorgesehen ist. Die Röhre 40 besteht vorzugsweise aus drei Teilen. Der Teil 43, der direkt mit dem Tintenstrahler 35 verbunden ist, weist eine energieabsorbierende viskoelastische Röhre auf, die im wesentlichen starr ist, in dem Sinne, daß sie an einer Vielzahl von beanstandeten Punkten 44 an dem Arm 26 befestigt ist. Der Röhrenteil 43 enthält jene elastischen Merkmale hinsichtlich der Erschütterungsfreiheit, die verhindern, daß sich Impulsreflektionen, wenn der Tintenstrahler 35 gepulst wird, auf die nachfolgende Tropfenbildung auswirken, so wie es in der US-PS 3 832 579 ei\Läutert ist. .

Dadurch wird eine gleichförmige Tropfengröße gewährleistet, so daß die Frequenzmodulation der Steuerung 37 eine Spur mit einer gleichförmigen Dichte erzeugen kann.

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Der zweite Röhrenteil besteht vorzugsweise aus einer Röhre aus einem nicht rostenden Stahl, die einen Teil 46 aufweist, der in der Öffnung 41 drehbar gelagert ist und durch Kugeln 47, die an der Röhre an den beiden Enden der Öffnung 41 ausgebildet sind, in Position gehalten werden. Von der Öffnung 41 aus ist die Röhre 45 in Richtung des drehbar gelagerten Endes des Armes 26 zurückgeknickt, wobei dort der plastische Röhrenteil 43 über die Röhre 45 gezogen ist, um dadurch die leichte Flexibilität zu gewährleisten, die an dem Armdrehlager 27 notwendig ist. Die Stahlröhre 45 ist, natürlich starr, obwohl drehbar in der Öffnung 41 gelagert. Der dritte Röhrenteil besteht aus einer anderen Plastikröhre 48, die über das obere Ende der Röhre 45 geschoben ist und zu dem Tintenvorrat 49 führt.

Im Betrieb der Anordnung ist kein unkontrolliertes V/ippen des TintenzufUhrröhrchens 40 vorhanden, ungeachtet der Geschwindigkeit, mit der die Schreibfeder 15 angetrieben wird. Der Röhrenteil 43 ist an dem Arm 26 befestigt. Die Röhre 45 ist leicht drehbar in dem Block 42 gelagert, im übrigen aber starr. Es tritt nur ein leichtes Drehen der Plastikteile 43 und 48 an den Stellen, an denen sie mit der Röhre 45 verbunden sind, auf, jedoch ist keine andere Störung oder Streckung der Röhre 40 vorhanden.

Die in der Röhre 40 befindliche Röhre wird jedoch wesentlichen Trägheitskräften ausgesetzt, die durch die Beschleunigung und die Verzögerung des Hebels 26 und des Armes 25 erzeugt werden. Im Hinblick auf die Geometrie der Teile und im speziellen im Hinblick auf die Anordnung der Achse der öffnung 41, rotiert

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eine meßbare Röhrenlänge sowohl um die Achse der öffnung 41 als auch um das Drehlager 27. Analysiert man die Feder 15 hinsichtlich ihrer Arbeitskennwerte wenn ein Signal geschrieben wird, das eine sinusförmige Bewegung variabler Frequenz und Amplitude erzeugt, so zeigt sich, daß die höchste Geschwindigkeit durch den Tintenstrahler 35 erreicht wird, wenn er durch das Zentrum der beiderseitigen Hübe verläuft, d.h. wenn der Arm 26 mit dem Hebel 25 ausgerichtet ist, und daß die maximale Beschleunigung an dem Ende jedes Hubes auftritt, wenn der Tintenstrahler ruht und seine Richtung ändert. Unter diesen Umständen ist es relativ leicht zu berechnen, daß bei einem Schreiber, bei dem die Länge des Armes 26 und des Hebels 25 ungefähr 11,25 cm (4 1/2 inches) und 3,75 cm (1 1/2 inches) bei Abtastfrequenzen bis zu 30 Hz und Abtastamplituden bis zu 7,5 cm (3 inches) von dem Tintenstrahler 35 eine maximale Geschwindigkeit von ungefähr 7O5cm/Sek. (282 inches/Sek.) erreicht werden bzw. auf ihn im maximum Beschleunigungskräfte von ungefähr 139 g ausgeübt werden. Da jedoch die Tinte in dem Röhrenteil 43, der um das Drehlager 27 rotiert, teilweise durch die Tinte in der Röhre 45, die um die Achse der Motorwelle 12 rotiert, ausgeglichen wird, werden Druckanstiege, die ein Austreten von Tinte verursachen könnten, nicht erzeugt. Bei der maximalen Geschwindigkeit des Tintenstrahlers 35 wird auf die Tinte in dem Tintenstrahler ein negativer Druck induziert, wogegen bei der maximalen Beschleunigung ein positiver Druck induziert wird. Bei den gegebenen Dimensionen und Geschwindigkeitswerten ist jedoch der maximale negative Druck kleiner als der Druck, der leicht durch die Oberflächenspannung einer Tintenkuppe über einer Tintenaustrittsöffnung von 0,008 mm bis 0,012 mm (2-3 mil) der normalen Größe solcher öffnungen, zurückgehalten werden kann. Ein derartiger negativer Druck ist

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daher nicht ausreichend, den Tintenstrahl zwischen zwei Tintentropfenimpulsen zu unterbrechen (de-prime). Andererseits ist in dem angenommenen Beispiel der maximale positive Druck, obwohl er größer ii.'t; als der Druck, der im Ruhezustand des Strahlers Tinte verspritzen würde, noch klein genug, daß er nicht den f requenzruoduli er ten Ausstoß der Tintentropfen beeinflußt. In diesem Zusammenhang ist es verständlich, daß normalerweise Tintentropfen kontinuierlich ausgestoßen werden, wenn die Feder schnell bewegt wird, und es wurde gefunden, daß bei der vorhandenen Tropfenerzeugungsfolge bei einer schnellen Bewegung der Feder im Hinblick auf den erwähnten ausgleichenden Effekt ein unzureichender positiver Druck erzeugt wird, der nicht ausreicht, die Tropfenbildung und ihr Zeitverhalten zu beeinflußen.

Im Hinblick auf die Koinzidenz der Achsen der Motorwelle 12 und der Öffnung 41 und im Hinblick auf das Fehlen eines unvorhersehbaren Wippens oder Streckvorganges der Röhre 40, kann die Wirkung verschiedener Federparameter wie Größe, Bereich und Frequenz konkret berechnet werden und wenn notwendig, kann ein Austausch im Entwurf vorgenommen werden, um aine Feder zu erhalten, die für eine gegebene Anwendung am geeignetsten funktioniert.

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind, wobei zur besseren Unterscheidung der Index a angehängt ist. Die Fig. 4 zeigt eine Schreibfeder 15a, die durch einen Motor 11a über eine Welle 12a angetrieben wird, die einen Hebel 25a trägt, an dem ein Arm 26a bei 27a in einem Drehlager befestigt ist. Ein flexibles Band 28a, eine

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Säule 31a und ein zylindrischer Teil 32a des Armes 26a bewegen das nicht gelagerte, d.h. das freie Ende mit der Schreibspitze des Armes 26a, an dem ein Tintenstrahler 35a angebracht ist, und zwar wird das Ende auf einem im wesentlichen linearen Weg bewegt, und mit einer Amplitude und Frequenz, die proportional zu der Schwingungsbewegung der Welle 12a und des Armes 25a ist.

Gemäß der Erfindung wird der Tintenstrahler 35a mit Tinte von einem Tintenvorrat 49a über ein Plastikröhrchen 48a und ein im wesentlichen starres Röhrchen 40a versorgt, das in der Ausführungsform nach Fig. 4 durch eine öffnung 51 in der Achse des Drehlagers 27a, durch eine Passage 52 in dem Arm 25a und durch eine öffnung 41a im Zentrum der Motorwelle 12a verläuft. Das Röhrchen 40a besteht aus einem viskoelastisehen RöhT*enteil 43a und einem aus rostfreiem Stahl bestehenden Röhrchen 45a, das geeignet ausgebildet ist und in der öffnung 41a durch Kugeln 47a gehaltert ist.

Da in dem vorliegenden Fall die öffnung 41a mit der Achse der Welle 12a koinzident ist, ist es verständlich, daß die Relationen, die oben in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben worden sind, auch für die Ausführungsform nach Fig. 4 gelten. Die Ausführungsform nach Fig. 4 vermeidet jedoch, daß ein separater und beabstandet angeordneter Halterungsblock 42 vorgesehen sein muß.

Im Vorstehenden wurde eine Tintenstrahler-Schreibfeder für einen Streifenschreiber beschrieben, der eine Tintenzuführanordnung aufweist, die bei den zu erwartenden Kräften, verursacht durch Geschwindigkeit und Beschleunigung, die geeignete Arbeitsweise des Tintenstrahlers nicht nachteilig "beeinflußt. Die Anordnung ist leichtgewichtig und hemmt

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praktisch nicht den Federmechanismus, so daß sie das geeignete Ansprechverhalten des Schreibers nicht nachteilig beeinflußt. Der Aufbau der Anordnung ist einfach und technisch unkompliziert, so daß er wirtschaftlich herzustellen und zu handhaben ist.

Wenngleich die vorliegende Erfindung auch im Zusammenhang einer Schreibfeder vom Tintenstrahlertyp entwickelt worden ist, ist es für den Fachmann verständlich, daß die Vorteile ebenso auftreten in Verbindung bei einer Schreibfeder eines unter Druck stehenden Tintensystems, bei dem die Feder selbst nur eine einfache, einen Tropfen oder einen Strom ausbildende und richtende Düse ist, die über ein Röhrchen aus einer unter Druck stehenden Tintenversorgung mit Tinte versorgt wird. Der Ausdruck "Tintenfeder¹¹ ist daher, auch in den Ansprüchen, ganz generell zu verstehen.

Im Vorstehenden wurde eine Streifenschreiber-Schreibfeder von der Art beschrieben, bei der die Schwingwelle eines Motors einen Arm in einer Ebene antreibt, die senkrecht zu der Welle durch eine Verbindung verläuft, und veranlaßt, daß die Schreibspitze des Armes sich in einer geraden Linie bewegt. Die Schreibeinrichtung der Feder ist ein Tintenstrahler, der mit Tinte über eine im wesentlichen starre Zufuhr versorgt wird, die wesentliche Teile an entgegengesetzten Seiten der Achse der Welle hat und die in einer Achse drehbar gehaltert ist, die colinear mit der Achse der Motorwelle ist.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Streifenschreiber mit einer Schreibfeder gekennzeichnet durch einen Motor mit einer schwingenden Ausgangswelle, die auf die Amplitude und Frequenz des zu schreibenden Signals anspricht, einen Hebel, der auf dieser Welle befestigt ist, und der ein Ende aufv/eist, dessen Bewegung proportional zu der Bewegung des Umfanges der Welle ist, einen Arm, der mit einem Ende an dem freien Hebelende drehbar gelagert ist, der Art, daß er in einer Ebene schwingt, die beabstandet von dieser Welle ist und senkrecht zu ihr steht, eine Anordnung zum Steuern der Drehlagerung dieses Armes, so daß das nicht gelagerte Ende des Armes in einer linearen Bahn sich bewegt mit einer Amplitude und einer Frequenz, die proportional ^u der Bewegung des Hebelendes ist, wobei sich Bahn und Hebelende auf entgegengesetzten Seiten der Welle befinden, eine Tintenfeder, die auf dem nicht befestigten Ende des Armes senkrecht zu der Ebene befestigt ist, eine Anordnung mit einer öffnung colinear mit der Achse der Welle und entfernt von dem Arm angeordnet, eine Anordnung, die eine im wesentlichen starre Zufuhrleitung für Tinte enthält, die sich von der Tintenfeder entlang des Armes zu seinem drehbar gelagerten Ende und sich auf diese öffnung hin und durch diese hindurch erstreckt und eine Anordnung zum Einspritzen von Tinte in die Zufuhr.
2. Streifenschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung die eine Zufuhr zu und durch die Öffnung bildet, eine starre Röhre aufweist, die in der

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öffnung drehbar gelagert ist und in Richtung des drehbar gelagerten Endes des Armes geknickt ist, und daß die Anordnung zur Bildung einer Zufuhr von der Tintenfeder entlang des Armes zu seinem befestigten Ende eine viskoelastisch3 Röhre aufweist, die im wesentlichen starr an dem Arm angebracht ist und in die starre Röhre eingepasst ist.
3. Streifenschreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, die eine öffnung aufweist, ein Halterungsblock ist, der in Bezug auf den Motor fest angeordnet ist.
4. Streifenschreiber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, die eine Öffnung aufweist, einen Durchgang durch den Arm aufweist, wobei die Öffnung in der Welle des Motors ausgebildet ist.
5. Streifenschreiber mit einer Schreibfederanordnung, die einen Arm aufweist, an dessen einem Ende eine Tintenfeder befestigt ist, die einen Motor besitzt, zur Erzeugung von Schwingungen um eine Achse in Antwort auf Signale, und mit einem Mechanismus, der an dem Motor und dem Arm angekoppelt ist, der Art, daß der Motor den Arm in einer Ebene bewegt, die beabstandet senkrecht zu dem Motor verläuft und dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung vorgesehen ist, die eine Öffnung vorgibt, die mit der Achse ausgerichtet ist und beabstandet von der Ebene verläuft, und daß eine im wesentlichen starte Tinten-

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zufuhr vorgesehen ist, die sich durch diese öffnung erstreckend in ihr drehbar gehaltert ist und sich zu der Tintenfeder hin mit einer Schleife auf der· Seite der Achse entgegengesetzt zu der Tintenfeder erstreckt.

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