DE8718062U1 - Tintenstrahlschreiber - Google Patents

Tintenstrahlschreiber

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DE8718062U1
DE8718062U1 DE8718062U DE8718062U DE8718062U1 DE 8718062 U1 DE8718062 U1 DE 8718062U1 DE 8718062 U DE8718062 U DE 8718062U DE 8718062 U DE8718062 U DE 8718062U DE 8718062 U1 DE8718062 U1 DE 8718062U1
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
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    • B41J2/17503—Ink cartridges
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Description

BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
ANWALTSSOZIETÄT
An das Deutsche Patentamt Zweibrückenstraße
8000 München
PA DRING. KARL BOEHMERT (1933-1973)
PA DIPL-ING. ALBERT BOEHMERT·, Bremen
RA WILHELM J H. STAHLBERG, Bremen
PA DR-ING. WALTER HOORMANN·, BREMEN
PA DIPL-PHYS DR HEINZ GODDAR·, München PA DR-ING. ROLAND LIESEGANG·, München RA WOLF-DIETER KUNTZE, Bremen PA DIPL.PHYS. ROBERT MÜNZHUBER*. München PA DIPL.ING EDMUND P. EITNER· (1933 - 1990) RA DR. JUR. LUDWIG KOUKER, Bremen PA DR (CHEM.) ANDREAS WINKLER·, Bremen RA MICHAELA HUTH1 Bremen PA DIPL-PHYS. DR MARION TÖNHARDT·, München RA DR. |UR ANDREAS EBERT-WEIDENFELLER, Bremen
RA PROF. DR. )UR WILHELM NORDEMANN··, berli
RA DR JUR. KAI VINCK", berlin
RA PROF. DR JUR PAUL W HERTIN", berlin
RA KLAUS VOM BROCKE, berlin
RA HERMANN JOSEF OMSELS, berlin
RA DR. JUR MARTIN SCHELLENBERGER, Leipzig
PA - Patentanwalt RA - Rechtsanwalt
- European Patent Attorney ' - Notar
Ihr Zeichen Your ref.
Abzweigung aus EP 0 261 (87 305 776.4) (DE 37 74 229.9-08)
Ihr Schreiben vom Your letter of Unser Zeichen
Our ref.
HL 2260
München
4. Februar 1993
Hewlett-Packard Company
3000 Hanover Street Palo Alto, California 94304 (US)
Tintenstrahlschreiber
Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahlschreiber, insbesondere der Bauart mit einem eine einzige oder mehrere Kammern enthaltenden Gehäuse, wobei die Fähigkeiten zur Tintenspeicherung und -verteilung verbessert werden sollen.
In dem Gebiet des thermischen Tintenstrahldruckens ist bekannt, ein Tintenreservoir der Blasen- oder Ballon-Bauart zum Speisen von Tinte zu einem thermischen Tintenstrahl-
Bremen:
Hollerallee 32, Postf. 10 71 D-2800 Bremen
Telephon (04 21) 34 90 Telefax (04 21) 3 49 17 Telex 244 958 bopat d
Berlin:
Uhlandstraße 173/174 D-1000 Berlin
Telephon (0 30) 8 81 10 Telefa;. ;0 30) e 81 33 Telex '83 661 fron-i d
München:
Franz-Joseph-Straße 38 D-8000 München 40
Telephon (0 89) 34 70 80 Telefax ;o 89) 34 70 10 leiev 324 282 forbo d
Leipzig:
Petersstraße D (O)-7010 Leipzig
Telephon (03 41) 29 45 Telefax (03 41)28 40
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
druckkopf vorzusehen. Der Druckkopf umfaßt in einer typischen Ausführung ein Dünnfilm-Widerstandssubstrat mit mehreren Heizwiderständen sowie ein Bauteil mit einer Sperrschicht und einer Düsenplatte, das gewöhnlich auf dem Dünnfilm-Widerstandssubstrat angeordnet ist. Dieses Bauteil umfaßt typischerweise die Tintenreservoire, welche oberhalb der Heizwiderstände angeordnet sind, und bildet ferner die entsprechenden Tropfenerzeugungsdüsen zum Ausstrahlen oder Auswerfen von Tinte auf ein Druckmedium.
Das Blasen-Reservoir zum Speisen von Tinte zu dem Druckkopf kann beispielsweise die Form eines Gummihutes annehmen, der in dem Gehäuse untergebracht ist, an welchem der thermische Tintenstrahldruckkopf befestigt ist. Diese Bauart der Reservoir- und Druckkopf-Konstruktion ist beispielsweise im Hewlett Packard Journal, Band 36, Nummer 5, Mai 1985 beschrieben.
Wenngleich Reservoire der beschriebenen Blasen-Bauart im wesentlichen als zufriedenstellend für bestimmte Typen von thermischen Tintenstrahldruckern befunden wurden, nehmen sie gleichwohl zu viel Platz ein und können nicht ein ausreichend großes Tintenvolumen für andere Bauarten von Drukkern bereitstellen.
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMÄNN und PARTNER
Es ist daher die Hauptaufgabe der Erfindung, einen thermischen Tintenstrahldrucker zu schaffen, bei dem die geschilderten Nachteile vermieden, die Tintenspeicherkapazität erhöht und die Tintenverteilung verbessert sind.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch einen Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1 gelöst, welcher in seinem Oberbegriff von der US-PS 3 967 286 ausgeht.
Vorzugsweise weist der Tintenstrahldrucker einen Polyurethanschaumstoff mit gesteuerter Porosität auf. Dieser Schaumstoff ist vernetzt, um die Wände der kleinen Membranen in dem Schaumstoffmaterial zu durchbrechen und dadurch die Beweglichkeit des Tintenstromes darin zu erhöhen. Der Schaumstoff ist auch komprimiert, um die Porengröße darin zu vermindern und so die Schaumstoffstärke bei gleichzeitiger Erhöhung der Dichte zu vermindern. Auf diese Weise kann die gewünschte Kapillarität des Schaumstoffes gesteuert werden. Aufgrund dieses Schrittes werden die Kapillarkräfte im Schaumstoff erhöht, so daß das Tintenspeichermedium besonders zum Speisen von Tinte zu einem thermischen Tintenstrahldruckkopf der Bauart mit Dünnfilm-Widerstand besonders gut geeignet gemacht wird. Ferner weist der Tintenstrahlschreiber nach der Erfindung zum Unterbringen des Schaumstoffes einen minimalen Platzbedarf auf und hat eine entsprechend maximale Tintenspeicherkapazität in dem
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Schaumstoff. Zusätzlich ist der verwendete Polyurethanschaum wirtschaftlich verfügbar und insbesondere zum Einsetzen in getrennte benachbarte Kammern des Tintenstrahlgehäuses einsetzbar. Dieses Gehäuse kann dann zum Speichern von Tinte in verschiedenen Farben, wie Cyan, Magenta und Gelb, in einem wegwerfbaren Schreibergehäuse gemäß einer Ausführung der Erfindung verwendet werden.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung des Aufbaus eines Tintenstrahlschreibers nach der Erfindung, und
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. l.
Gemäß Fig. 1 hat ein Gehäuse 10 für einen Tintenstrahldrukker drei Tintenspeicherkammern 12, 14 und 16, wie durch die gestrichelten Trennlinien angedeutet ist. Das Gehäuse 10 umfaßt ferner eine Trägerfläche 18 für einen Tintenstrahldruckkopf 28, die an hochstehende Seitenwände 20 zur Bildung eines rechteckigen Behältnisses angrenzt. Ferner sind drei Tintenauslaßöffnungen 22, 24, 26 vorgesehen, welche mit den
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN u^ PARTNER
- 5 drei Tintenspeicherkammern 12, 14, 16 kommunizieren.
Die Trägerfläche 18 dient zur Aufnahme eines Tintenstrahldruckkopf es 28, welcher in der Dünnfilm-Widerstandsbauart konfiguriert ist und mehrere Tintenausstoßdüsen 30, 32, 34 kreisförmiger Geometrie aufweist, welche mit den Tintenauslaßöffnungen oder -ausströmkanälen 22, 24, 26 kommunizieren, die in der Trägerfläche 18 des rechteckigen Behältnisses münden.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind drei Tintenfilter 36, 38, 40 jeweils in den Kammern 12, 14, 16 untergebracht. Diese Filter sind typischerweise aus einem rostfreien Drahtnetz gewünschter Maschenweite zum Einstellen einer guten Filterung von Luftblasen und Feststoffteilchen gebildet, wenn Tinte aus den drei Sektionen 42, 44, 46 aus Polyurethanschaum in den drei Kammern 12, 14, 16 des Gehäuses 10 zum Druckkopf 28 strömt.
Die Rückseite 48 der Schaumstoff-Sektionen 42, 44, 46 ist mit einem Stopfen 50 zusammengepaßt, welcher zusammen mit seinem Abschlußdeckel 51 den Aufbau von Rückdruck verhindert und den Fluß von Tinte aus dem Schaumstoff über die Filter 36, 38, 40 zum Druckkopf 28 erleichtert. Entlüftungen 52 sind von porösen Plastikmembranen 54 abgedeckt, welche ein Lecken von Tinte über die Entlüftungen 52 verhindern. Die
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
weiteren konstruktiven Einzelheiten dieser drei Entlüftungen 52 und deren Zwischenwandteile 66, 68 sind in der Darstellung nach Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellt. Wie oben beschrieben, besteht das Schaummaterial der Sektionen 42, 44, 46 aus einem Ether-Polyurethanschaum kontrollierter Porosität, der zum Aufbrechen der Membranwände darin vernetzt wurde. Dies erhöht die Kapillarkräfte im Schaummaterial und macht es deshalb besonders geeignet zum Speisen von Tinte in die Tintenspeisewege zu einem thermischen Tintenstrahldruckkopf der Dünnfilmwiderstands-Bauart. Der Stopfen 50 weist ferner Schaum-Kompressionsansätze 56 auf, welche in die Schaumstoff-Sektionen 42, 44, 46, wie gezeigt, hineinragen und erwünschte Kompressionskräfte zum Komprimieren des Schaumes bereitstellen, um die Kapillarkräfte im Schaumstoff weiter zu erhöhen und die Abgabe von Tinte zum Druckkopf zu optimieren.
Der spezielle Schaum, der bei der aktuellen Version des Tintenstrahldruckkopfes eingesetzt wird, ist ein Schaummaterial des Ether-Typs, das von der Scott Paper Company of Philadelphia, Pennsylvania, USA, bezogen werden kann und eine Porosität zwischen 60 und 75 Poren je 2,5 cm (1 Zoll) aufweist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach den Linien 2-2 in Fig. 1, wobei in beiden Figuren gleiche Bezugszeichen für iden-
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN uno PARTNER
- 7 tische Bauteile verwendet sind.
Das Gehäuse 10 hat Innenwände 62, 64, welche teilweise zur Begrenzung der drei Kammern dienen, die zur Aufnahme der drei Sektionen 42, 44 und 46 aus Schaumstoff gemäß Fig. 1 bestimmt sind. Diese Innenwände 62 und 64 nehmen entsprechende T-förmig gestaltete Vorsprünge 66, 68, - die vorher erwähnte Zwischenwandteile -, des Abschlußdeckels 51 des oben beschriebenen Stopfens 50 auf. Dieser Stopfen 50 umfaßt ferner Entlüftungskanäle 70, 72, 74, welche mit Hohlräumen oder Ausnehmungen 76, 78, 80, wie gezeigt, kommunizieren. Diese Hohlräume oder Ausnehmungen 76, 78, 80 im Abschlußdeckel 51 des Stopfens 50 nehmen mehrere poröse Membranen 82, 84, 59 auf, welche aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen und eine angemessene Entlüftung der drei Kammern gewährleisten. Gleichzeitig haben diese Membranen 82, 84 und 59 ausreichende Maschenweite zum Verhindern einer Tintenrückströmung durch die drei Entlüftungskanäle 70, 72,
In den drei gezeigten Tintenrohren 94, 96, 98 sind Tintenräume 88, 90, 92 im Gehäuse 10 gebildet. Jedes Tintenrohr 94, 96, 98 ist mit einem oben beschriebenen Filtersieb 36, 38, 40 versehen. Diese Filter gewährleisten ein Filtern von Luftblasen und Feststoffteilchen aus der Tinte, welche schließlich durch die Tintenrohre 88, 90 und 92 zu dem Tintenstrahldruckkopf 28 abgegeben wird. Dieser Tinten-
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMAiIN und PARTNER
Stromweg umfaßt ferner seitliche Tintenkanäle zwischen der Oberfläche 100 des Gehäuses 10 und der zugewandten Oberfläche des Halbleitersubstrat-Bauteiles 102 des Tintenstrahldruckkopfes 28.
Die geometrische Konfiguration der Tintenrohre 94, 96, 98 erhöht in Kombination mit den Wänden 62, 64 sowie dem Abstand dazwischen unterhalb des Schaumstoffes die Kompression des Schaumstoffes in Bereichen oberhalb der drei Filter 36, 38, 40 gemäß Fig. 2. Dies erhöht die Kapillarität oder Kapillarwirkung des Schaumes im Bereich oberhalb der drei Filter und reduziert so die Möglichkeit, daß Luftblasen den Tintenweg durch den Schaum und in die drei Tintenrohre 94, 96 und 98 hinein unterbrechen.
Das Substrat-Bauteil 102 ist mittels einer klebenden Sperrschicht 106 an eine Düsenplatte angeheftet oder gebondet. Diese Sperrschicht 106 kann vorteilhafterweise aus einem ausgewählten Polymer-Werkstoff, wie RISTON oder VACREL (Warenzeichen der E. I. Dupont Company, Wilmington, Delaware, USA) bestehen. Die Tinte strömt durch die Tintenrohre 88, 90, 92 und dann in die drei Kanäle 108, 110, 112 im Substrat-Bauteil 102. Diese vertikalen Kanäle 108, 110, speisen dann die Tinte zu mehreren Düsengruppen mit Ausstoßdüsen 30, 32, 34 in der Düsenplatte 104, die in einem kreisförmigen Muster, wie gezeigt, angeordnet sind.
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Die Düsenplatte 104 ist vorteilhafterweise aus Nickel elektrogeformt und mit Gold plattiert und anschließend auf dem Polymermaterial der Sperrschicht 106 befestigt, beispielsweise im Wärme-Stapelverfahren, das in der US-Patentanmeldung 861,192 (Stephen J. Nigro et al.) beschrieben ist. Diese Anmeldung trägt den Titel "Verfahren zum Herstellen von thermischen Tintenstrahldruckköpfen sowie damit hergestellte Strukturen" und ist auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung übertragen. Auf den Inhalt dieser US-Anmeldung wird Bezug genommen. Die Düsenplatte 104 kann in der Weise hergestellt sein, die im Hewlett Packard Journal, Band 38, Nr. 5, Mai 1985 beschrieben ist.
Schließlich wird an der nach unten weisenden Oberfläche des Gehäuses 10 der Dünnfilm-Widerstandsdruckkopf 28 mittels eines geeigneten Klebstoffes 114 befestigt, welcher wie gezeigt um den äußeren Umfang des Substrates 102 ebenso wie in Aussparungen 116, 118 in der unteren Gehäusewand des Gehäuses 10 vorgesehen ist.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei thermischen Tintenstrahlschreibern beschränkt, sondern kann auch bei anderen Bauarten von Tintenstrahlschreibern eingesetzt werden, bei denen die oben beschriebene erhöhte Tintenspeicherkapazität im Schaumstoff wünschenswert und einsatzfähig
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
Der Tintenstrahlschreiber nach der Erfindung ist für Schwarz-A/eiß-Drucker sowie für Farb-Drucker und -Plotter verwendbar, die in verschiedenen Raster- und Vektorbetriebsweisen in der Praxis eingesetzt werden.

Claims (9)

  1. BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
    ANWALTSSOZIETÄT
    An das
    Deutsche Patentamt
    Zweibrückenstraße 12
    8000 München 2
    PA DR-ING. KARL BOEHMERT (1933-1973)
    PA DIPL.-ING. ALBERT BOEHMERT·, Bremen
    RA WILHELM J H STAHLBERG, Bremen
    PA DRING. WALTER HOORMANN*, Bremen PA DIPL-PHYS. DR HEINZ GODDAR*. München PA DRING. ROLAND LIESEGANG·, MÜNCHEN
    RA WOLF-DIETER KUNTZE, Bremen PA DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER*. München PA DIPL-ING EDMUND F. ErTNER* (1933 - 1990)
    RA DR JUR. LUDWIG KOUKER, Bremen PA DR. (CHEM.) ANDREAS WINKLER·, Bremen
    RA MICHAELA HUTH, Bremen PA DIPL-PHYS. DR. MARION TONHARDT*, München RA DR. JUR. ANDREAS EBERT-WEIDENFELLER, Bremen
    RA PROF. DR |UR. WILHELM NORDEMANN", BERLir
    RA DR [UR KAI VINCK", berlin
    RA PROF DR JUR PAUL W HERTIN", berlin
    RA KLAUS VOM BROCKE, berlin
    RA HERMANN-JOSEF OMSELS, berlin
    RA DR. JUR MARTIN SCHELLENBERGER, LEIPZIG
    PA - Patentanwalt RA - Rechtsanwalt
    - European Patent Attorney * - Notar
    Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom
    Your ref. Your letter of
    Abzweigung
    aus EP 0 261 764
    (87 305 776.4)
    (DE 37 74 229.9-08)
    Unser Zeichen Our ref.
    HL 2260 München 4. Februar 1993
    Hewlett-Packard Company
    3000 Hanover Street Palo Alto, California 94304 (US)
    Schutzansprüche
    1. Tintenstrahlschreiber mit
    einem Gehäuse (10) und einem Träger (20) mit einer Trägerfläche (18) an dessen einem Ende mit mindestens einer öffnung (22, 24, 26) für den Durchlaß von Tinte,
    einem auf dieser Trägerfläche befestigten Tintenstrahldruckkopf (28) mit mehreren Tintenausstoßdüsen (30, 32,
    Bremen:
    Hollerallee 32, Postf. 10 71 27
    D-2800 Bremen 1
    Telephon (04 21) 34 90 71
    Telefax (04 21) 3 49 17 68
    Telex 244 958 bopat d
    Berlin:
    Uhlandstraße 173/174
    D-1000 Berlin 15
    Telephon (0 30) 8 81 10 36 Telefax (3 30) 8 81 &Zgr;&idiagr; 27 Telex 183 f61 frone d
    München:
    Franz-Joseph-Straße 38 D-8000 München 40
    Telephon (0 89) 34 70 80 Telefax (1 89) 34 70 10 Telex 524 282 forbo d
    Leipzig:
    Petersstraße D (O)-7010 Leipzig
    Telephon (03 41) 29 45 Telefax (03 41)28 40
    BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN lnd PARTNER
    34), wobei die oder jede der Öffnung mit diesen Düsen in Verbindung stehen, und
    einem absorbierenden Schaumstoff (42, 44, 46), der in das Gehäuse eingesetzt ist und als Speicher zum Aufnehmen und Aufbewahren eines Vorrats von Tinte wirkt, welche durch die oder jede öffnung und zu dem Tintenstrahldruckkopf gefördert wird,
    dadurch gekennzeichnet , daß
    das Gehäuse (10) mindestens ein die öffnung (22, 24, 26) aufweisendes Tintenrohr (94, 96, 98) zum Speisen des Druckkopfes (28) mit Tinte aus dem Schaumstoff (42, 44, 46) aufweist und daß das oder jedes Tintenrohr (94, 96, 98) zwischen das Gehäuse (10) begrenzenden Wänden (62, 64) mit einem Abstand zu diesen liegt und nach innen in das Gehäuse (10) hineinragt, so daß der Schaumstoff in dem zu dem oder jedem Tintenrohr benachbarten Bereich komprimiert ist, wodurch die Kapillarität des Schaumstoffes in diesem Bereich gegenüber der Kapillarität von nicht komprimiertem Schaumstoff erhöht ist.
  2. 2. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das oder jedes Tintenrohr
    BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
    (94, 96, 98) ein Luftblasen und Feststoffteilchen aus der Tinte filtrierendes Filter (36, 38, 40) aufweist.
  3. 3. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schaum ein vernetzter Polyurethanschaum ist.
  4. 4. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Gehäuse in drei Tintenspeicherkammern geteilt ist, wobei jede dieser Kammern einen komprimierten Schaumstoff (42, 44, 46) enthält und mit je einer gesonderten Anzahl von Ausstoßdüsen (30, 32, 34) in Verbindung steht, wodurch jede Kammer eine andere Tinte speichern und abgeben kann.
  5. 5. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 4, bei dem die drei Kammern cyan-blaue, magenta-rote und gelbe Tinte speichern.
  6. 6. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Gehäuse (10) eine einzige Kammer bildet, welche schwarze Tinte speichert.
  7. 7. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schaumstoff eine Porosität von zwischen 23 30 Poren/cm (60 und 75 Poren/Zoll) aufweist.
    BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN'ünd PARTNER
  8. 8. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem je eine gesonderte Gruppe von Tintenausstoßdüsen mit der oder jeder Öffnung in Verbindung stehen.
  9. 9. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 8, bei dem die Düsen jeder Gruppe symmetrisch in einem Kreis bezüglich der ihnen zugeordneten Öffnung angeordnet sind.
DE8718062U 1986-07-01 1987-06-30 Tintenstrahlschreiber Expired - Lifetime DE8718062U1 (de)

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DE3751043T Expired - Lifetime DE3751043T2 (de) 1986-07-01 1987-06-30 Thermischer Tintenstrahlschreiber mit Tintenvorratsbehälter und mehrfarbiger Verteilungsmöglichkeit.
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DE8787305776T Expired - Lifetime DE3774229D1 (de) 1986-07-01 1987-06-30 Tintenvorratsbehaelter mit absorbierendem schaumstoff fuer eine tintenstrahldruckvorrichtung.

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