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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckmodul mit frontseitig auswechselbarem Druckkopf in einem Tintenstrahldrucker.
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Tintenstrahldrucker umfassen in der Regel ein Druckmodul und eine Positionierungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist das Druckmodul und ein Medium mit einer zu bedruckenden Oberfläche in vorbestimmter Weise bei konstantem Abstand des Druckmoduls von der Oberfläche in zwei Dimensionen relativ zueinander bewegen zu können. Das Druckmodul selbst weist mindestens einen Druckkopf auf mit mindestens einer Düsenreihe von nebeneinander angeordneten Düsen, über die Tinte auf die zu bedruckende Oberfläche aufgebracht werden kann. Das Bedrucken findet dabei durch den Ausstoss von Tintentropfen gemäss einer vorgegebenen gegebenenfalls variablen Druckfrequenz und Tropfenanzahl statt.
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Im Stand der Technik sind scannende Drucker und Single-Pass Drucker bekannt. Bei einem scannenden Drucker fährt ein scannendes Druckmodul in einem oder mehreren Pässen über eine Zeile eines zu bedruckenden Mediums, während dessen diese Zeile gedruckt wird. Das entsprechende Verfahren wird Scanverfahren genannt. Wird in einem Scanverfahren eine Zeile fertig bedruckt, so wird das zu bedruckende Medium um eine Zeile senkrecht zur vom Druckkopf ausgeführten Scanrichtung in eine Vorschubrichtung bewegt und das Bedrucken der nächsten Zeile kann beginnen.
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Bei einem Single-Pass-Drucker versteht man hingegen einen Drucker, der ein über das zu bedruckende Medium ortsfest positioniertes Druckmodul mit mindestens einem Druckkopf umfasst, wobei im entsprechenden Single-Pass-Verfahren das Medium in einem Betriebsmodus kontinuierlich bewegt wird und der mindestens eine Druckkopf das Medium ein einziges Mal erblickt, wobei der Druckkopf selbst am Druckmodul stationär angeordnet ist.
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Ein Druckmodul umfasst bekanntlich an der Frontseite einen Träger, der als Rahmen mit zumindest einer Öffnung ausgebildet ist, welche für die Aufnahme eines Druckkopfes vorgesehen ist und auf welchem Rahmen die Montage des Druckkopfes erfolgt, wobei bei den bekannten Druckmodulen der Rahmen den Druckkopf nur von der Oberseite des Druckmoduls, also nur rückseitig, empfangen kann. Am Rahmen selbst sind Justiervorrichtungen vorgesehen, mit denen der Druckkopf ausgerichtet werden kann. Eine Vielzahl an elektronischen und mechanischen Komponenten sind auf dem Rahmen und über den Druckkopf für den ordentlichen Betrieb des Druckkopfes vorgesehen.
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Um den gestiegenen Anforderungen der Platzeinsparung gerecht zu werden, wurden Druckmodule zunehmend kompakter gebaut. Von Vorteil ist dabei, dass neben der Platzeinsparung zusätzlich Materialkosten eingespart werden können. Eine Folge davon ist allerdings, dass Komponenten vielfach übereinander und insbesondere über die Druckköpfe eingebaut werden müssen.
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Je kompakter die Bauweise des Druckmoduls ist, desto eingeschränkter die Zugänglichkeit von deren Oberseite und entsprechend schwieriger und zeitintensiver gestaltet sich der Austausch eines Druckkopfes. Um den Austausch eines Druckkopfes im Reparaturfall trotzdem gewährleisten zu können, ist es notwendig zumindest ein Teil der im Druckmodul untergebrachten Komponenten auszubauen.
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Die kompakte Bauweise der Druckmodule erweist sich zwar als platzsparender und bei der Herstellung unter anderem als ressourcen-sparender, führt allerdings zu einer mangelnden Effizienz bei der Instandhaltung, da die Zugänglichkeit von deren Oberseite erschwert ist, sodass der Austausch eines Druckkopfes im Reparaturfall mit einem Vielfachen an Mehrarbeit verbunden ist. Die hierdurch erforderlichen Austausch-Maßnahmen kosten somit viel Zeit. Dies ist vor allem dann relevant wenn mehrere Druckköpfe an unterschiedlichen Stellen am Druckmodul ausgetauscht werden müssen.
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Ein den langsamen Austausch der Druckköpfe verursachendes Problem ist somit die Tatsache, dass bei den heute bekannten Druckmodulen lediglich das oben beschriebene Baukonzept für den Empfang des Druckkopfes verwirklicht ist.
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Es besteht daher der Bedarf nach einem Druckmodul und einem Verfahren mit dem der Austausch eines Druckkopfes an einem Druckmodul, trotz eingeschränkter Zugänglichkeit von der Oberseite, schnell und effizient bewerkstellgen werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein Druckmodul und ein Verfahren anzugeben, mit dem trotz eingeschränkter Zugänglichkeit von der Oberseite, jederzeit ein rasch durchführbarer Austausch im Reparaturfall gewährleistet ist.
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Die Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Druckmodul nach Anspruch 1, dem erfindungsgemässen Tintenstrahldrucker nach Anspruch 10 und dem erfindungsgemässen Verfahren nach Anspruch 12 gelöst, indem der Austausch des Druckkopfes am Druckmodul frontseitig vorgesehen ist bzw. frontseitig erfolgt. Die Unteransprüche der jeweiligen Hauptansprüche beschreiben deren bevorzugte Varianten.
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Wenn im Rahmen dieser Beschreibung von „Frontseite” des Druckmoduls gesprochen wird, so ist damit die Seite des Druckmoduls gemeint, welche direkt auf eine Ablageeinrichtung für ein zu bedruckendes Medium blickt.
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Wenn in Rahmen dieser Beschreibung von „frontseitig empfangen” gesprochen wird, so ist damit eine frontseitige Einführung des Druckkopfes in den Träger gemeint.
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Bis dato haben herkömmliche Druckmodule alle Eines gemeinsam und zwar sind diese baulich derart konzipiert, dass ein Druckkopf lediglich von der Oberseite des Druckmodul, also nur rückseitig am Träger empfangen und ausgetauscht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird ein Druckmodul bereitgestellt, umfassend eine an der Frontseite angeordenete Baugruppe für die Montage eines Druckkopfes in einem Tintenstrahldrucker, wobei das Druckmodul relativ zu einer Ablageeinrichtung beabstandet angeordnet ist und die Baugruppe einen Trägerrahmen mit einer Öffnung, die sich durch den Trägerrahmen erstreckt und für die Aufnahme/Abgabe des Druckkopfes vorgesehen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe Mittel für die Montage des Druckkopfes aufweist, welche ein frontseitiges Empfangen desselben in einer Reparaturstellung des Druckmoduls relativ zur Ablageeinrichtung ermöglichen.
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Reparaturstellung kann heissen, dass der Abstand zwischen Druckmodul und Ablageeinrichtung vergrössert wurde, um eine frontseitige Entnahme zu erlauben. Es sind jedoch auch andere Varianten denkbar, wie zum Beispiel Ablage des Druckkopfes auf einer auf die Ablageeinrichtung aufgebrachte Auflage. Zum Einführen oder zur Entnahme des oder der Druckköpfe wird dann lediglich der Rest vom Druckmodul angenähert oder entfernt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren im Detail und besipielhaft beschrieben.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Druckmoduls 101 in Reparaturstellung in einem Tintenstrahldrucker
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2 zeigt eine Seitenansicht der besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Druckmoduls 101 in Arbeitsstellung in einem Tintenstrahldrucker
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Druckkopfes 103 in Seitenansicht
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Druckkopfes 103 in Draufsicht
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Wechselwerkzeugs 141 zum Austauschen des Druckkopfes 103
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6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Wechselwerkzeugs 141 zum Austauschen des Druckkopfes 103
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7 zeigt ein Verfahrensschritt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem das Druckmodul 101 in Reparaturstellung verstellt ist.
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Aus Übersichtlichkeeitsgründen wurden bei einigen Figuren Bezugszeichen weggelassen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass ein Bezugszeichen eines Elements in einer Figur einem identen Element in einer anderen Figur zugewiesen werden kann.
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Wie in 1 gezeigt umfasst das erfindungsgemässe Druckmodul 101 eine an der Frontseite angeordenete Baugruppe für die Montage eines Druckkopfes 103 in einem Tintenstrahldrucker, wobei das Druckmodul 101 relativ zu einer Ablageeinrichtung 105 beabstandet angeordnet ist und die Baugruppe einen Trägerrahmen 109 mit einer Öffnung, die sich durch den Trägerrahmen 109 erstreckt und für die Aufnahme/Abgabe des Druckkopfes 103 vorgesehen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe Mittel für die Montage des Druckkopfes 103 aufweist, welche ein frontseitiges Empfangen desselben in einer Reparaturstellung des Druckmoduls 101 relativ zur Ablageeinrichtung 105 ermöglichen.
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Bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen Druckmoduls 101 werden im Folgenden einzeln angeführt. Die 1 bis 3 stellen eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Tintenstrahldruckvorrichtung dar, in der die im Folgenden einzeln angeführten Ausführungen als Kombination verwirklicht sind.
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Am Druckmodul 101 können in einer bevorzugten Ausführungsform die Mittel für die Montage zumindest ein Einrichtungs-Mittel für die lösbare Fixierung 111 umfassen. Am Druckkopf 103 sind entsprechende Gegen-Einrichtungs-Mittel 111' vorgesehen.
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Die Mittel für die Montage können zusätzlich zu den Einrichtungs-Mittel für die lösbare Fixierung 111 zumindest ein Kupplungs-Mittel für eine temporäre Fixierung 113 umfassen, wobei am Druckkopf 103 entsprechende Gegen-Kupplungs-Mittel 113' vorgesehen sind.
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Eine temporäre Fixierung des Druckkopfes 103 an Kupplungs-Mittel 113 des Druckmoduls 101 gewährleistet, dass der noch nicht mittels Fixiermittel 110 an die Einrichtungs-Mittel 111 lösbar fixierte Druckkopf 103 sich nicht allein durch die auf den Druckkopf 103 nach unten wirkende Schwerkraft aus der (vorläufigen) Montageposition löst. Erst durch eine äussere Krafteinwirkung kann ein derart temporär fixiertes Druckkopf 103 von den Kupplungs-Mittel 111 gelöst werden. Derartige Kupplungsmittel für die temporäre Fixierung 113 können beispielsweise vorteilhaft eingesetzt werden, falls ein Druckkopf 103 an einer eher schwierig erreichbaren Position am Druckmodul 101 montiert werden muss, da problemlos einhändig gearbeitet werden kann.
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Die Einrichtungs-Mittel für die lösbare Fixierung 111 und das entsprechende Gegen-Einrichtungs-Mittel 111' können in einer bevorzugten Ausgestaltung als Gegenstück für ein Fixiermittel 110 vorgesehen sein, welches Fixiermittel 110 als Schraubvorrichtungs-Element ausgebildet sein kann bzw. das Kupplungs-Mittel für eine temporäre Fixierung 113 kann als elektrisches Anschluss-Element, insbesondere als Leiterplatten-Steckverbinder (Buchse oder Stecker) ausgebildet sein.
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Das in einer bevorzugten Ausführungsform verwirklichte Kupplungs-Mittel für eine temporäre Fixierung 113 ist dabei vorzugsweise nach unten ausgerichtet und das entsprechende Gegen-Kupplungs-Mittel 113' am Druckkopf 103 nach oben ausgerichtet.
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Die Baugruppe kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zumindest einen fluidtechnischen Anschluss 115 für die Zuführung und/oder Abführung von Tinte umfassen, wobei am Druckkopf 103 die entsprechende fluidtechnischen Gegen-Anschlüsse 115' vorgesehen sind.
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In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Druckmoduls 101 wird der zumindest eine fluidtechnische Anschluss 115 und das zumindest eine Kupplungs-Mittel für die temporäre Fixierung 113 schwimmend gehaltert. Eine derartige Ausführungsform ist ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine sehr genaue Positionierung des Druckkopes 103 in der Baugruppe in einem Positionierungsschritt ermöglicht und erzielt werden soll.
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Der zumindest eine fluidtechnische Anschluss 115 und das zumindest eine Kupplungs-Mittel für die temporäre Fixierung 113 können dergestalt angeordnet sein, dass eine gleichzeitige Kupplung/Entkupplung der jeweiligen Anschlüsse vorgesehen ist.
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Der zumindest eine fluidtechnische Anschluss 115 kann eine automatische Verschlussvorrichtung 117 aufweisen, sodass bei der Entkupplung des fluidtechnischen Anschlusses 115 ein Austreten der Tinte vermeidbar ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da somit die Ablageeinrichtung 115 beim Austauschen des Druckkopfes 103 nicht mit Tinte beschmutzt wird.
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Das Druckmodul 103 kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform voreingestellte Mittel zur automatischen Ausrichtung des Druckkopfes 103 umfassen, wobei diese derart angepasst sein können, dass diese den Druckkopf 103 gegen zwei an zwei Seitenflanken einer Kante des Trägerrahmens 109 angeordnete Exzenter drücken, wenn der Druckkopf 103 in der Baugruppe montiert ist.
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Der erfindungsgemässe Tintenstrahldrucker umfasst das erfindungsgemässe Druckmodul 101 in einer Ausführungsform, in der auch die oben skizziierten bevorzugten Elemente verwirklicht sein können und eine Positionierungseinrichtung 119, welche dazu ausgelegt ist, den Abstand des Druckmoduls 101 relativ zu einer Ablageeinrichtung 105 für ein zu bedruckendes Medium 107 verändern zu können, wobei mit der Positionierungseinrichtung 119 das Druckmodul 101 zwischen einer Arbeitsstellung und einer Reparaturstellung verstellbar ist und beim Bedrucken des zu bedruckenden Mediums 107 das Druckmodul 101 in der Arbeitsstellung relativ zur Ablageeinrichtung 105 innerhalb einem ersten Distanzintervall positionierbar ist, und beim Austauschen des Druckkopfes 103 das Druckmodul 101 in der Reparaturstellung relativ zur Ablageeinrichtung 105 innerhalb eines zweiten Distanzintervalls positionierbar ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Tintenstrahldruckers entspricht die minimale Distzanz des zweiten Distanzintervalls in der Reparaturstellung mindestens der Höhe des Druckkopfes 103.
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1 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Tintenstrahldruckvorrichtung, in der das Druckmodul 101 in Reparaturstellung verstellt ist, um den Austausch des Druckkopfes 103 gewährleisten zu können. Das Druckmodul 101 ist dabei über Verstelleinrichtungen 121 an die Positionierungseinrichtung 119 verstellbar befestigt. Die Positionierungseinrichtung 119 liegt zum Beispiel an einer Bodenplatte 120 auf. Die am Druckmodul 101 bevorzugt vorgesehene zumindest eine Kupplungs-Mittel für die temporäre Fixierung 113 ist an einer Trageinrichtung 125 befestigt, die selbst in einem Überbau 127 übergeht. Im Überbau 127 ist zumindest ein Teil der elektronischen und mechanischen Komponenten untergebracht, die für den ordentlichen Betrieb des Druckkopfes 103 erforderlich sind. Die fluidtechnischen Anschlüsse 115 sind in diesem Beispiel einstückig mit den fluidtechnischen Leitungen 118 für die Zuführung/Abführung der Tinte verbunden.
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2 zeigt hingegen das Druckmodul 101, welches in einer Arbeitsstellung positioniert ist, um das zu bedruckende Medium 107, welches auf die Ablageeinrichtung 105 aufliegt, bedrucken zu können.
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In 3 ist der Druckkopf 103 aus 1 nochmals vergrössert dargestellt. Dieser Druckkopf 103 umfasst ein Bodenelement 137, welches zumindest eine Düsenreihe aufweist (in der Zeichnung nicht dargestellt), eine Tinten-Kammer 135 mit zwei nach oben gerichteten fluidtechnischen Gegen-Anschlüssen 115', die die Zirkulation von Tinte durch die Tinten-Kammer 135 ermöglichen, einen Oberbau 139 umfassend elektrische Kontaktierungen für die zumindest eine Düsenreihe und seitlich angeordnete Heizmatten für die gleichmässige Erwärmung der Tinten-Kammer 135 (in der Zeichnung nicht dargestellt). Zusätzlich umfasst der Druckkopf 103 Gegen-Einrichtungs-Mittel 111' für die lösbare Fixierung am Druckmodul 103, Gegen-Kupplungs-Mittel 113' für die temporäre Fixierung am Druckmodul 103 und am Bodenelement 138 angeordnete Wechselmittel 141, die als Hilfsmittel zum Austauschen des Druckkopfes 103 zum Einsatz kommen können. Die fluidtechnischen Gegen-Anschlüsse 115' weisen Dichtringe 131 auf, die ein Austreten von Tinte beim Verbinden der fluidtechnischen Gegen-Anschlüsse 115 mit den entsprechenden fluidtechnischen Anschlüsse 115 verhindern.
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4 zeigt den Druckkopf 103 aus 3 in Draufsicht.
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In 5 ist ein Wechselwerkzeug 141 dargestellt, welches Gegen-Wechsel-Mittel 143 umfasst. Gegen-Wechsel-Mittel 143 werden mit am Bodenelement 135 des Druckkopfes 103 angebrachten Wechselmittel 133 im gegenseitigen Eingriff gebracht. Ein derartiges Werkzeug kann als Hilfsmittel beim Austauschen des Druckkkopfes 103 verwendet werden. Zusätzlich umfasst das Wechselwerkzeug 141 ein integriertes Fixiermittel 110A. 6 zeigt eine perspektivische Darstellungdes des Wechselwerkzeugs 141.
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Unter einem integrierten Fixiermittel 110A kann im Rahmen der Beschreibung eine Kombinationsverbindung einer Schraube mit einer Schraubmutter 110B am Wechselwerkzeug 141 verstanden werden, wobei die Schraube durch eine einfache Bohrung am Wechselwerkzeug 141 eingebracht ist und durch eine Schraub/Schraubmutter Verbindung am Wechselwerkzeug 141 lösbar fixiert ist.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Montage oder zum Auswechseln eines Druckkopfes 103 an einem Druckmodul 101 in einem erfindungsgemässen Tintenstrahldrucker, bei dem an der Frontseite des Druckmoduls 101 eine Baugruppe bereitgestellt wird, umfasst folgende Schritte:
- a) Verfahren des Druckmoduls 101 in eine Reparaturstellung
- b) Falls bereits ein Druckkopf 103 in der Baugruppe montiert ist, Entfernung der Mittel für die Montage des Druckkopfes 103
- c) Entnahme des Druckkopfes 103d
- d) Einführung eines neuen Druckkopfes 103 in die Baugruppe
- e) Montage des Druckkopfes 103 in der Baugruppe mit Mittel für die Montage,
wobei die mit Schritt c) einhergehende Entnahme des Druckkopfes 103 und die in Schritt d) zustande kommende Einführung des Druckkopfes 103 in den Trägerrahmen 109 frontseitig erfolgt.
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Im Verfahren kann das Druckmodul 101 mit zumindest einem Einrichtungs-Mittel für die lösbare Fixierung 111 und der Druckkopf 103 mit entsprechenden Gegen-Einrichtungs-Mittel 111' bereitgestellt werden, dergestalt, dass der Druckkopf 103 im Montageschritt gemäss dem oben genannten Schritt e) mit Fixiermittel 110 lösbar fixiert wird.
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In einem bevorzugten Verfahren wird das Druckmodul 101 zusätzlich mit zumindest einem Kupplungsmittel für die temporäre Fixierung 113 und der Druckkopf 103 mit entsprechenden Gegen-Kupplungs-Mittel 113' bereitgestellt, dergestalt, dass der Montageschritt gemäss dem oben genannten Schritt e) über zwei Schritte erfolgt, indem in einem ersten Schritt der Druckkopf 103 an das zumindest eine Kupplungs-Mittel für die temporäre Fixierung 113 temporär fixiert wird bevor der Druckkopf 103 im zweiten Schritt an die Einrichtungs-Mittel für die lösbar Fixierung 111 mit Fixiermittel 110 lösbar fixiert wird.
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In einem weiteren bevorzugten Verfahren wird der Druckkopf 103 mit Wechselmittel 133 bereitgestellt und zusätzlich wird ein Wechselwerkzeug 141, welches Gegen-Wechselmittel 143 und ein integriertes Fixiermittel 110A umfasst, bereitgestellt, wobei die Entnahme und/oder die Einführung des Druckkopfes 103 gemäss den entsprechenden Schritten c), d) dergestalt erfolgt, dass die Wechselmittel 133 des Druckkopfes 103 mit den entsprechenden Gegen-Wechselmittel 143 in Eingriff gebracht werden und vor der Entnahme und/oder nach der Einführung des Druckkopfes 103 das Wechselwerkzeug 141 mit dem integrierten Fixiermittel 110A an frontseitig am Trägerrahmen 109 vorgesehene Hilfs-Einrichtungs-Mittel lösbar fixiert wird und nach der Ausführung der Schritte c) und/oder d) entfernt wird.
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Das Fixierungsmittel 110 kann frontseitig und/oder rückseitig in die dafür vorgesehenen Einrichtungs-Mittel für die lösbare Fixierung 111 und die entsprechenden Gegen-Einrichtungs-Mittel 111' mit einem Fixierwerkzeug 112 erfolgen.
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7 zeigt ein Schritt des Austausches, bei dem das Druckmodul 103 in der Reparaturstellung positioniert ist.
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Der Ordnung halber wird abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis das Druckmodul 101 und dessen Bestandteile in den Figuren teilweise nicht maßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
