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Die Erfindung betrifft ein Druckergerät gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Das Druckergerät ist für 1 Zoll-Belegdrucker geeignet und kommt in Frankier-, Adressiermaschinen und anderen druckenden Postverarbeitungsgeräten zum Einsatz.
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Im Bereich von Frankiermaschinen (PostBase, IJ65, DM-Serie) mit mittlerem Poststückdurchsatz sind Lösungen bekannt, das Poststück in der X-Richtung poststromabwärts zu transportieren und während des Transportes mit einem Frankierabdruck zu bedrucken. Ein Doppeldruckkopfsystem wird vor dem Drucken mittels Spindel-Muttersystem in der Y-Richtung bewegt und in einer Druckposition positioniert.
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Aus den europäischen Patenten
EP 1 127 700 B1 ,
EP 1 127 701 B1 und
EP 1 127 702 B1 geht hervor, dass ein Tintenstrahldruckkopf während des Druckens hin und her bewegt wird. Dazu ist ein erster Antrieb erforderlich. Der Antrieb umfasst einen Zahnriemen und einem Druckwagen, der sich auf einer Führungsstange hin- und herbewegen lässt. Der Druckkopf ist ein Bestandteil einer ½ Zoll Tintenkartusche von HP (Hewlett Packard), welche in eine Kavität einer Kartuschenaufnahme des Druckwagens einsteckbar ist. Der Druckkopf in dem Druckwagen gelangt jeweils nahe den Enden der Führungsstange auf Mittel zum Wechsel seiner Querposition in der Führungsnut. Der Druckwagen wird nach dem Drucken an den rechten Rand verfahren, so dass sich der Tintenstrahldruckkopf in einer Wartungs- und Dichtposition am rechten Ende einer Y-förmigen Führungsnut befindet.
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Aus dem europäischen Patent
EP 1 243 424 B1 ist eine Vorrichtung zum Drucken mit einem (auf der Führungsstange) entlang einer ersten Richtung in eine erste Längsposition verfahrbaren Druckkopf und einer zum Zusammenwirken mit dem in der ersten Längsposition befindlichen Druckkopf vorgesehenen Station zum Reinigen und/oder Warten und/oder Aufbewahren des Druckkopfes bekannt. Der Druckkopf ist für ein Zusammenwirken mit der Station in einer quer zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung auf die Station zubewegbar ausgebildet.
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Im Bereich der Frankiermaschinen von einer kleineren Bauform und mit kleinem Poststückdurchsatz sind Lösungen bekannt, welche das Poststück zum Bedrucken festklemmen (
US 6.692.166 ). Der Druckkopf wird während des Druckens auf einem Schlitten hin- und herbewegt. Das gestattet es, eine Druckhöhe von 1 Zoll mittels einer mechanischen Zwangsführung eines einzigen ½ Zoll- Druckkopfes zu realisieren. Ein Druckwagen besteht aus einem Schlitten und einer beweglichen Halterung des ½ Zoll-Druckkopfes. Die mechanische Zwangsführung in der Frankiermaschine mymail
® besteht aus einer Kulissenführung und einem Kulissenpin am Boden der Halterung des Druckkopfes. Beim Verfahren des Druckwagens auf einer Führungsstange in X-Richtung, wird die Halterung des ½ Zoll-Druckkopfes durch einen Kulissenpin von der vorderen auf die hintere Spur (Verfahrweg in Y-Richtung) gezwungen. Die jeweilige Y-Endposition der Halterung wird durch zwei Dauermagnete und dazugehörigen Metallklotz während der Bewegung des Druckwagens in X-Richtung fixiert. Bei einem Übergang von einer Vorwärts- zu einer Rückwärtsbewegung des Druckwagens auf der Führungsstange wird die Y-Endposition der Halterung und damit auch die des ½ Zoll-Druckkopfes gewechselt. Der vorgenannte Bewegungsübergang benötigt jeweils an den beiden Endpunkten der Kulissenführung eine Fläche deren Länge L1 ca. 10% der erzielbaren Abdrucklänge L des Frankierabdruckes ausmacht. Eine solche Lösung wird beispielsweise bei den Frankiermaschinen vom Typ mymail® der Anmelderin und IJ 25 von Neopost angewendet. Zum Verfahren des Druckwagens auf der Führungsstange werden ein geeigneter Schrittmotor als Antrieb und ein Zahnriemen eingesetzt. Durch die Kulissenführung entsteht einerseits eine nicht gewollte Geräuschentwicklung. Andererseits wäre jedoch eine kostenintensive Lösung unerwünscht, bei welcher umfangreiche Geräuschdämmungsmaßnahmen nötig werden und bei der auch andere Teile der Frankiermaschine verändert werden müssten, um eine ausreichende Geräuschdämmung zu erreichen. Bei einer Druckbreite von B < 1“ wird von der Frankiermaschine mymail® eine Abdrucklänge L = 123 mm des Frankierabdruckes erreicht. Einige der nationalen Postbehörden erlauben aber eine Abdruckbreite von maximal 1“. In einigen Ländern sind Abdrucklängen des Frankierabdruckes erlaubt, welche mit der der Frankiermaschine mymail® nicht erreicht werden können. Für einige Ländervarianten der Frankiermaschine mymail® wäre somit eine Abdruckbreite von maximal 1“ und eine zusätzliche Verlängerung des Druckweges in X-Richtung wünschenswert, um eine vergrößerte Abdrucklänge des Frankierabdruckes zu erreichen.
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Es ist Aufgabe, die Abdrucklänge bei gleicher Maschinengehäusegröße um mindestens 5,5 % zu verlängern und die Abdruckbreite zu vergrößern. Auch ist eine Lösung zu finden, die die Schwingungs- und Geräuscheffekte des Systems reduziert. Bei einem einfachen Aufbau und einer geringen Teileanzahl soll die Zuverlässigkeit erhöht und die Geräuschentwicklung minimiert werden.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Druckergerätes nach dem Schutzanspruch 1 gelöst.
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Die Bewegung des Tintendruckkopfes in Y-Richtung beim Wechsel von der Hin- zur Rückbewegung basiert nun auf einer elektromechanischen Lösung. Eine Tintenkartuschen-Halterung wird mittels eines auf dem Schlitten angeordneten Antriebsmoduls quer zur Schlittenbewegung bewegt. Eine Kulissenführung zur Führung des Tintendruckkopfes kann somit entfallen. Die Tintenkartusche enthält einen Tintentank und einen Tintendruckkopf. Der Antriebsmodul umfasst einen Stellmotor, vorzugsweise einen Linearschrittmotor mit genauer Hubpositionierung seiner Antriebsstange.
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Aufgrund der Anordnung des vorgenannten Antriebsmoduls ergeben sich die folgenden Vorteile:
- – Durch den Wegfall der Benutzung einer Kulissenführung und eines Kulissenpins ergibt sich eine Geräusch- und Schwingungsreduzierung.
- – eine variable Positionierung in Y-Richtung ermöglicht die Abdruckbreite zu vergrößern auf gleich 1“ bei einem Zweispursystem und auf > 1“ bei einem Mehrspursystem.
- – ein kleiner Montageaufwand und eine selbsthaltende Endposition.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Es zeigen:
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1, Draufsicht auf ein Chassis eines Druckergeräts mit der Bewegungsmechanik eines Druckwagens, von vorn rechts oben,
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2, perspektivische Darstellung eines verbesserten Druckwagens mit einer Anordnung eines Antriebsmoduls am Schlitten des Druckwagens und zugehörige Bewegungsmechanik, von vorn rechts oben,
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3a, perspektivische Darstellung einer Kartuschenhalterung des Druckwagens, von vorn rechts oben,
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3b, perspektivische Darstellung des Schlittens des Druckwagens, von vorn links oben,
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4, perspektivische Darstellung des Druckergeräts von vorn links oben.
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Die 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Chassis 12* eines bekannten Druckergeräts 1* mit der Bewegungsmechanik eines Druckwagens 3*, von vorn rechts oben.
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Das Druckergerät
1* umfasst bekanntlich drei Antriebsmodule. Ein erstes Antriebsmodul, das von einer Steuerungseinheit
10* angesteuert wird, treibt über einen Zahnriemen
21* einen Schlitten
31* des Druckwagens
3* in x-Richtung und entgegengesetzt dazu an (siehe Pfeil
20*). Die Bewegungsmechanik und der erster Antriebsmotor
2* sind an einem Chassis
12* montiert, welches eine fensterförmige Öffnung
122* für eine Klemmvorrichtung aufweist. In dem oben genannten Patent
US 6.692.166 wurde eine Frankiermaschine mit einer über eine Antriebseinrichtung antreibbaren Klemmvorrichtung zum Festklemmen eines zu frankierenden Poststückes gegen ein Anschlagelement vorgeschlagen. Die – in
1 nicht sichtbare – Bewegungsmechanik der Klemmvorrichtung wird von einem zweiten Antriebsmodul angetrieben, das – nicht sichtbar – ebenfalls von der Steuerungseinheit
10* angesteuert wird, dass in der Gehäuseunterschale
11* montiert ist und von dem Chassis
12* verdeckt wird. Die Klemmvorrichtung bewirkt das Festklemmen des Poststückes in z-Richtung vor dem Drucken. Das Drucken ebenfalls von der Steuerungseinheit
10* gesteuert. Die Bewegungsmechanik der Klemmvorrichtung ist – nicht sichtbar – in einer Gehäuseunterschale
11* montiert. Das Chassis
12* wird auf die Gehäuseunterschale
11* montiert.
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Wie aus der 1 ersichtlich ist, wurde ein Druckwagen 3* – von vorn gesehen, nach rechts außen in Anschlag – in eine erste Längsposition verfahren. Eine in einer Kartuschenhalterung 32* befindliche Tintenkartusche 4* kann dann von einer dazu vorgesehenen Station – nicht sichtbar – zum Reinigen und/oder Warten und/oder Aufbewahren des Tintendruckkopfes gewartet werden. Die in die Kartuschenhalterung 32* eingesteckte Tintenkartusche 4* hat einen Tintendruckkopf, der zum Zusammenwirken mit der Station ausgebildet und auf die Station – nicht sichtbar – zubewegbar ist. Ein drittes – nicht sichtbarer – Antriebsmodul, das ebenfalls von einer Steuerungseinheit angesteuert wird, steuert die Bewegung der Station zum Reinigen und/oder Warten und/oder Aufbewahren des Tintendruckkopfes. Das dritte Antriebsmodul und die zugehörige Bewegungsmechanik sind ebenfalls – nicht sichtbar – in der Gehäuseunterschale 11* montiert.
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Die Bewegung der Kartuschenhalterung 32* des Druckwagens 3* erfolgt in y-Richtung und entgegengesetzt dazu (siehe Pfeil 30*) aufgrund einer Kulissenführung 121*, die auf einer Grundplatte des Chassis 12* angeformt ist. Eine zweite Längsposition ist – von vorn gesehen – links außen im Anschlag vorgesehen. In dieser liegt ein Umkehrpunkt 1212*, d.h. es findet eine Umkehr der Bewegungsrichtung (Pfeil 20*) des Druckwagens 3* statt. Die fensterförmige Öffnung 122* für eine Klemmvorrichtung endet in einem Abstand A vor dem Umkehrpunkt 1212*, d.h. in der zweiten Längsposition. Die Länge der theoretisch erzielbaren Abdrucklänge L des Frankierabdruckes ist um diesen Abstand A verringert. Ein Frankierabdruck weist eine Breite B auf. Somit bildet die Fläche A·B einen für einen Frankierabdruck nicht nutzbaren ersten Bereich 1221*. Auch nahe der ersten Längsposition befindet sich ein Umkehrpunkt 1211* (der durch den Druckwagen verdeckt ist) für die Bewegungsrichtung (Pfeil 20*) des Druckwagens 3* und es existiert ein für einen Frankierabdruck nicht nutzbarer zweiter Bereich (1222* nicht sichtbar). Die Länge des Frankierabdrucks wird somit durch die Kulissenführung 121* in den Bereichen begrenzt, die zur Umkehr der Bewegungsrichtung ausgebildet sind.
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Die perspektivische Darstellung nach 2 eines verbesserten Druckwagens zeigt eine Anordnung eines Antriebsmodul 33 am Schlitten 31 des Druckwagens 3, eine Antriebsstange 332 und zugehörige Verstellungsmechanik, von vorn rechts oben. Die Antriebsstange 332 ist parallel zu der y-Richtung liegend angeordnet und auf eine vorbestimmte Verstelllänge ausfahrbar. Die Verstellungsmechanik umfasst ein Mitnehmerblech 334, das durch eine fensterförmige Öffnung hindurchragt (3b). Eine Mutter 333 ist am Ende der Antriebsstange 332 des Antriebsmoduls 33 zur Befestigung des Mitnehmerblechs 334 angeschraubt.
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Es ist vorgesehen, dass das Antriebsmodul 33 als selbsthemmender Linearschrittmotor ausgebildet ist. Das bedeutet, dass selbsthaltende Endpositionen existieren und zur Verstellung des Antriebes per Hand von außen keine Einwirkung zu einer Änderung führt, sondern nur eine elektrische Ansteuerung möglich ist. Die elektrischen Anschlüsse 331 des Antriebsmoduls 33 sind steuerungsmäßig – in nicht gezeigter, da bekannter Weise – mit der Steuerungseinheit des Druckergeräts verbunden.
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Als Linearschrittmotor, kann beispielsweise der Typ PL25L-048 der Firma NMB eingesetzt werden. Mit dem Linearschrittmotor wird eine sehr hohe Stellkraft von ca.80 N auf bei einer Hublänge von mindestens ½ Zoll bereitgestellt. Die maximale Verstelllänge des Linearschrittmotors beträgt 13,7 ± 0,5 mm. Mit einem ½ Zoll-HP-Tintendruckkopf müssen zwei Druckzeilen gedruckt werden, um mit nur einem Tintendruckkopf eine Druckbreite von 1 Zoll = 25,4 mm erreichen zu können. Bespielsweise soll die zweite Zeile zuerst gedruckt werden und danach die erste Zeile gedruckt werden. Der Linearschrittmotor hat eine Positioniergenauigkeit von 25,4 µm, d.h. es werden ca. 500 Ansteuerimpulse benötigt, um eine Position des Tintendruckkopfes für das Drucken von einer zweiten Druckzeile im Abstand von ½ Zoll = 12,7 mm von einer ersten Druckzeile zu erreichen. Der vorgenannte Abstand entspricht der Verstelllänge der Kartuschenhalterung 32 in y-Richtung und wird gesteuert von der Steuerungseinheit vom Antriebsmodul eingestellt, um die zweite Druckzeile mit dem Tintendruckkopf zu drucken. Danach wird von der Steuerungseinheit der Antriebsmodul angesteuert bis die in der 2 gezeigte Position eingestellt ist. Nun kann die erste Druckzeile mit dem vorgenannten Tintendruckkopf gedruckt werden. Der ½ Zoll-Tintendruckkopf ist Bestandteil einer ½ Zoll-Tintenkartusche, die in eine Kartuschenhalterung 32 eingesteckt ist. Vorteilhaft kann ein Abdruck ohne eine gegenseitige Überdeckung von Druckzeilen gedruckt werden.
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Durch ein überdeckungsfreies Drucken können folgerichtig größere Druckbreiten erzielt werden, als beim Drucken mit gegenseitiger Überdeckung von Druckzeilen.
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Das Druckergerät umfasst mit dem Linearschrittmotor insgesamt vier Antriebsmodule. Das vierte Antriebsmodul (Linearschrittmotor) ist somit für eine Bewegung der Kartuschenhalterung 32 mit einer Tintenkartusche 4 in y-Richtung und entgegengesetzt dazu vorgesehen.
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Die 3a zeigt eine perspektivische Darstellung der Kartuschenhalterung 32 des Druckwagens 3, von vorn rechts oben. Die Kartuschenhalterung 32 ist verstellbar ausgebildet. Eine Tasche 321 ist auf der rechten Seitenwand der Kartuschenhalterung 32 angeformt und dazu ausgebildet, um eine Mitnehmernase (3b) aufzunehmen. Der Druckwagen 3 besteht neben der Kartuschenhalterung 32 auch aus einem Schlitten 31 (siehe 3b).
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Die 3b zeigt eine perspektivische Darstellung des Schlittens 31 des Druckwagens, von vorn links oben. Durch eine fensterförmige Öffnung 310 in der rechten Seitenwand des Schlittens 31 ragt die Mitnehmernase 3341, die am Ende des Mitnehmerblechs 334 ausgebildet ist. Im montierten Zustand des Schlittens nimmt die Tasche 321 (3a) die Mitnehmernase 3341 auf.
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Das Mitnehmerblech kann alternativ auch als ein fester Bestandteil der Kartuschenhalterung 32 ausgebildet werden, der turmförmig auf der rechten Seitenwand der Kartuschenhalterung 32 hervorragt und durch die fensterförmige Öffnung 310 hindurchragt und an der Antriebstange des Linearschrittmotors befestigt werden kann.
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Im montierten Zustand des Druckwagens im Druckergerät ist die Antriebsstange des Linearschrittmotors parallel zu der y-Richtung liegend und ausfahrbar angeordnet. Vorteilhaft ist kein Sensor nötig, der das Stellergebnis detektiert. Weiterhin ist die Selbsthemmung des Linearschrittmotors vorteilhaft, da das Stellergebnis nicht manuell veränderbar ist.
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Alternativ kann ein Stellmotor (nicht gezeigt) als Antriebsmodul 33 eingesetzt werden, der ebenfalls über die elektrischen Anschlüsse mit der Steuerungseinheit des Druckergeräts steuerungsmäßig verbunden ist. Zusätzlich ist mindestens ein mit der Steuerungseinheit elektrisch verbundener Sensor (nicht gezeigt) am Schlitten angeordnet, der aktuell das Erreichen des gewünschten Stellsollwertes während der Verstellung der Kartuschenhalterung 32 in den jeweiligen Positionen detektiert. Der Stellmotor hat beispielsweise eine Antriebsspindel (nicht gezeigt) und zugehörige Verstellungsmechanik mit einer Spindelmutter (nicht gezeigt) und einem mechanischen Stellglied (nicht gezeigt), das mit der Spindelmutter mechanisch verbunden ist und im montierten Zustand durch die fensterförmige Öffnung in der Schlittenseitenwand hindurch ragt. Das eine freie Ende des Stellglieds ist in die Tasche auf der rechten Seitenwand der Kartuschenhalterung eingesteckt, um die Kartuschenhalterung verschieben zu können, wenn sich die Antriebsspindel um ihre Achse dreht (nicht gezeigt). Der Stellmotor wird beim Erreichen des gewünschten Stellsollwertes für die Kartuschenhalterung in den jeweilig gewünschten Positionen gestoppt.
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Vorzugsweise ist beim Einsatz von einer ½ Zoll-HP-Tintenkartusche und bei einem Drucken mit zwei Druckzeilen pro Abdruck eine Hublänge von ½ Zoll vorgesehen. Beim alternativen Einsatz von einer ¼ Zoll-Tintenkartusche und bei einem Drucken mit vier Druckzeilen pro Abdruck wäre eine Hublänge von ¼ Zoll pro Druckzeile erforderlich. Außerdem können weitere gewünschte Stellsollwerte für die Kartuschenhalterung durch einen Mikroprozessor der Steuerungseinheit errechnet werden, wenn dies erforderlich sein sollte. Um die Abdruckbreite über 1 Zoll hinaus zu vergrößern, kann ein geeigneter Stellmotor oder ein geeigneter Linearschrittmotor mit einem noch größeren maximalen Hub der Antriebsstange eingesetzt werden.
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Die 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Druckergeräts, von vorn links oben, wobei das Druckergerät 1 vorzugsweise als Frankiermaschine ausgebildet ist.
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Wenn im vorliegenden Beispiel eine bestimmte Ausführungsform, nämlich bevorzugt ein Linearschrittmotor als Antriebsmodul näher erläutert wurde, soll aber dadurch nicht eine andere Ausführungsform eines Antriebsmoduls vom Schutzumfang ausgeschlossen werden, die – vom gleichen Grundgedanken der Erfindung ausgehend – eingesetzt werden kann und von den anliegenden Schutzansprüchen umfasst wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1*
- Druckergerät, z.B. Frankiermaschine,
- 10*
- Steuerungseinheit,
- 11*
- Gehäuseunterschale,
- 12*
- Chassis,
- 121*
- Kulissenführung,
- 1211*
- erster Umkehrpunkt,
- 1212*
- zweiter Umkehrpunkt,
- 122*
- fensterförmige Öffnung,
- 1221*
- erster Bereich,
- 1222*
- zweiter Bereich,
- 2*
- Antriebsmodul für Bewegung in x-Richtung,
- 20*
- Bewegungsrichtung des Schlittens des Druckwagens,
- 21*
- Zahnriemen,
- 3, 3*
- Druckwagen,
- 30*
- Bewegungsrichtung der Kartuschenhalterung,
- 31, 31*
- Schlitten des Druckwagens,
- 310
- Öffnung in der Schlittenseitenwand,
- 32, 32*
- Kartuschenhalterung des Druckwagens,
- 321
- Tasche der Kartuschenhalterung für Mitnehmernase 3341,
- 33,
- Antriebsmodul auf dem Schlitten,
- 331
- elektrische Anschlüsse des Antriebsmoduls 33,
- 332
- Antriebsstange des Antriebsmoduls 33,
- 333
- Mutter am Ende der Antriebsstange 332,
- 334
- Mitnehmerblech,
- 3341
- Mitnehmernase,
- 4, 4*
- Tintenkartusche,
- A
- Abstand (Länge),
- B
- Breite des Abdrucks,
- L
- Abdrucklänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1127700 B1 [0003]
- EP 1127701 B1 [0003]
- EP 1127702 B1 [0003]
- EP 1243424 B1 [0004]
- US 6692166 [0005, 0017]
