Urteil des BPatG vom 06.08.2008, 9 W (pat) 37/05

Entschieden
06.08.2008
Schlagworte
Stand der technik, Patentanspruch, Breite, Bedingung, Fig, Versetzung, Lokal, Grenzwert, Erfahrung, Japan
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BUNDESPATENTGERICHT

9 W (pat) 37/05 Verkündet am _______________ 6. August 2008

(Aktenzeichen)

BESCHLUSS

In der Beschwerdesache

betreffend die Patentanmeldung 100 11 366.4-27

hat der 9. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf

die mündliche Verhandlung vom 6. August 2008 unter Mitwirkung des Vorsitzenden Richters Dipl.-Ing. Pontzen, des Richters Dipl.-Ing. Bülskämper, der Richterin Friehe sowie des Richters Dr.-Ing. Höchst

BPatG 154

08.05

beschlossen:

Die Beschwerde wird zurückgewiesen.

Gründe

I.

Die Patentanmeldung ist unter Inanspruchnahme der Priorität der japanischen

Voranmeldung 11-201640 vom 15. Juli 1999 beim Deutschen Patent- und Markenamt am 14. März 2000 in englischer Sprache und die deutsche Übersetzung

hierzu mit der Bezeichnung

"Tintenstrahlkopf und Tintenstrahldrucker"

am 24. April 2000 eingegangen. Mit Beschluss vom 3. März 2005 hat die Prüfungsstelle für Klasse B 41 J des Deutschen Patent- und Markenamts die Anmeldung auf Grund § 48 PatG zurückgewiesen. Sie hat begründet, dass die beanspruchten Gegenstände sich für einen Fachmann in naheliegender Weise aus

dem Stand der Technik ergeben und daher nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit

beruhen. Die Prüfungsstelle hat ihre Auffassung u. a. auf die Druckschriften

US 5,265,315 A,

JP 5-147213 A (Patent Abstracts of Japan) und

EP 0 884 184 A1

gestützt.

Gegen diesen Beschluss wendet sich die Anmelderin mit ihrer Beschwerde. Sie

führt aus, es gebe das allgemeine Problem, dass ein Tintenstrahlkopf mit durch

Dünnfilmtechnik hergestellten piezoelektrischen Elementen für die Massenproduktion ungeeignet sei. In der vorliegenden Anmeldung werde ein Tintenstrahlkopf

geschaffen, der die Beziehung EV0/ (L2²·b) 74,4 x 10 6 erfülle, so dass die relative Kapazität der Düse nicht kleiner als 1 sei. Solch ein Tintenstrahlkopf sei erfinderisch gegenüber dem Stand der Technik. Die Druckschrift EP 0 884 184 A1

lehre nicht, wie die verbesserte tolerierbare Spannung des piezoelektrischen Elements auf das Verbessern der Leistung des Tintenstrahlkopfes angewendet werden kann.

Die Patentanmelderin stellt den Antrag, den angefochtenen Beschluss aufzuheben

und das Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:

- Patentansprüche 1 bis 3 vom 30. Juni 2008 eingegangen am

1. Juli 2008;

- Beschreibung Seiten 1 bis 27 vom 24. April 2000;

- Zeichnungen Figuren 1 bis 9 vom 24. April 2000;

hilfsweise:

- Patentansprüche 1 bis 3, als Hilfsantrag überreicht in der

mündlichen Verhandlung;

- Beschreibung und Zeichnungen wie Hauptantrag.

Patentanspruch 1 nach Hauptantrag lautet:

Ein Tintenstrahlkopf, umfassend:

eine Druckkammer;

eine Vibrationsplatte; und

ein piezoelektrisches Element, das auf der Vibrationsplatte vorgesehen ist und eine Volumenversetzung der Druckkammer verursacht,

wobei das piezoelektrische Element eine Dicke von 20 μm oder

weniger hat, durch eine Dünnfilmtechnik,

wobei die Druckkammer und das piezoelektrische Element die

Beziehungen

EV0/ (L2²·b) 74,4 x 10 6 V/h2 3,3 x 10 6 L2 300 x 10 -6 L1 330 x 10 -6

erfüllen, wobei E [Pa] einen Youngschen Elastizitätsmodul des

piezoelektrischen Elementes bezeichnet, V0 [m 3 ] eine Volumenversetzung der Druckkammer bezeichnet, wenn das piezoelektrische Element angetrieben wird, L2 [m] eine Breite des piezoelektrischen Elementes bezeichnet, b [m] eine Tiefe der Druckkammer bezeichnet, V [V] eine an das piezoelektrische Element

angelegte Spannung bezeichnet, h2 [m] eine Dicke des piezoelektrischen Elements bezeichnet, und L1 [m] eine Breite der

Druckkammer bezeichnet.

Patentanspruch 1 nach Hilfsantrag lautet:

Ein Tintenstrahlkopf, umfassend:

eine Druckkammer;

eine Vibrationsplatte; und

ein piezoelektrisches Element, das auf der Vibrationsplatte vorgesehen ist und eine Volumenversetzung der Druckkammer verursacht,

wobei das piezoelektrische Element eine Dicke von 20 μm oder

weniger hat, durch eine Dünnfilmtechnik,

wobei die Druckkammer und das piezoelektrische Element die

Beziehungen

EV0/ (L2²·b) 100,5 x 10 6 V/h2 15,2 x 10 6 L1 330 x 10 -6 L2 300 x 10 -6

erfüllen, wobei E [Pa] einen Youngschen Elastizitätsmodul des

piezoelektrischen Elementes bezeichnet, V0 [m 3 ] eine Volumenversetzung der Druckkammer bezeichnet, wenn das piezoelektrische Element angetrieben wird, L2 [m] eine Breite des piezoelektrischen Elementes bezeichnet, b [m] eine Tiefe der Druckkammer bezeichnet, V [V] eine an das piezoelektrische Element

angelegte Spannung bezeichnet, h2 [m] eine Dicke des piezoelektrischen Elements bezeichnet, und L1 [m] eine Breite der

Druckkammer bezeichnet.

An den jeweiligen Patentanspruch 1 schließen sich die Patentansprüche 2 und 3

mit Rückbezug auf Patentanspruch 1 an.

II.

1.Die Beschwerde ist frist- und formgerecht eingelegt worden und auch im Übrigen zulässig. In der Sache hat sie jedoch keinen Erfolg.

2.Es kann dahinstehen, ob die beanspruchten Gegenstände der deutschen

Übersetzung zu den ursprünglich eingereichten Unterlagen, insbesondere den

Patentansprüchen 4 bis 7, der Tabelle nach Figur 9 und der Beschreibung eines

Ausführungsbeispiels auf Seite 23, ab Zeile 18 zu entnehmen sind. Die mit dem

jeweiligen Patentanspruch 1 nach Haupt- und Hilfsantrag beanspruchten Gegenstände sind nicht patentfähig. Die zweifellos gewerblich anwendbaren Gegenstände sind nicht neu bzw. ergeben sich in naheliegender Weise aus dem

Stand der Technik.

3.Fachmann ist hier ein Ingenieur mit mehrjähriger Erfahrung in der Entwicklung

und Produktion von Tintenstrahlköpfen.

4.Zum Hauptantrag:

Aus der EP 0 884 184 A1 ist ein Tintenstrahlkopf (ink jet recording head) bekannt,

bei dem in einem Substrat 10 Tintendruckkammern 12 eingearbeitet sind (vgl. Fig.

2a und 2b). Eine über eine Reihe von Tintendruckkammern durchgehende Membran 50, auf der eine durchgehende Elektrode 60 angebracht ist, wird lokal durch

ein piezoelektrisches Element 70 (PZT) versetzt, wenn das piezoelektrische Element mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird (vgl. S. 4, Z. 17 bis 20

i. V. m. S. 4, Z. 56 bis S. 5, Z. 2). Die Membran 50 und die untere Elektrode 60

bilden eine Vibrationsplatte im Sinne der vorliegenden Anmeldung. Beim Versetzen der Membran tritt zwangsläufig eine Volumenversetzung der Tintendruckkammer ein. Zur Herstellung des Tintenstrahlkopfes wird eine Dünnfilmtechnik

eingesetzt (vgl. Zusammenfassung). Dabei wird für das piezoelektrische Element

eine Dicke von ca. 1 μm vorgesehen (vgl. S. 4, Z. 45). Die Breite des piezoelektrischen Elements wird mit 60 μm angegeben, Breite und Tiefe der Tintendruckkammer mit 75 μm bzw. 2 mm. Die Breite des piezoelektrischen Elements und die

der Tintenkammer liegen somit im beanspruchten Bereich für L2 und L1 (3. und 4.

Bedingung). Auf Seite 7, Zeile 45 ist angegeben, dass die Versetzung durch Anlegen einer Spannung von 10 V erfolgen kann. Für das Verhältnis dieser Spannung

zur Dicke des piezoelektrischen Elements (1 μm) ergibt sich somit ein Wert von

10 x 10 6 V/m. Dieser Wert liegt in dem Bereich, der für die 2. Bedingung V/h2 gefordert wird. In der Tabelle 1 auf Seite 7 ist für den Youngschen Elastizitätsmodul

des piezoelektrischen Elements ein Wert von 5 x 10 10 Pa angegeben. Die Volu-

menversetzung in der Tintendruckkammer ist in der EP 0 884 184 A1 nicht explizit

angeben. Der Fachmann schließt jedoch aus der Angabe für den Bereich des Düsendurchmessers (S. 4, Z. 42) unmittelbar auf ein Tropfenvolumen in der Größenordnung von ca. 100 pl (vgl. ergänzend JP 5-147213 A; US 5,265,315 A, Sp. 1,

Z. 38, aus denen entnehmbar ist, dass derartige Werte bei in Dünnfilmtechnik

hergestellten Tintenstrahlköpfen fachüblich sind). Die Volumenversetzung der Tintendruckkammer muss in derselben Größenordnung liegen, um das entsprechende Tintenvolumen aus der Kammer zu verdrängen. Die Tintendruckkammer

ist vollständig gefüllt, die Tinte annähernd inkompressibel und eine Ausweichmöglichkeit für die Tinte besteht nur durch die Düse. Mit diesen Werten ergibt sich für

den Spannungsindex EV0/ (L2²·b) (1. Bedingung) ein Wert von ca. 700 x 10 6 Pa.

Somit umfasst der beanspruchte Tintenstrahlkopf auch einen bekannten Tintenstrahlkopf, der jede der beanspruchten Bedingungen gleichzeitig zumindest

punktuell erfüllt. Patentanspruch 1 ist einseitig auf offene Bereiche gerichtet und

die in Fig. 9 angegebenen Werte für einzelne Ausführungsbeispiele weichen von

dem jeweils einseitig angegebenen Grenzwert erheblich ab. So kann der Spannungsindex auch 340 oder 793 x 10 6 Pa, die elektrische Feldstärke 8,3 oder

12,3 x 10 6 V/m, die Breite des piezoelektrischen Elements 80 oder 45 μm und die

Breite der Tintendruckkammer 100 oder 56 μm betragen (vgl. Fig. 9, EMB1 bis

EMB6). Der bekannte Tintenstrahlkopf liegt mit seinen Einzelwerten innerhalb dieser beanspruchten Bereiche, so dass der beanspruchte Gegenstand zumindest für

diese Werte nicht mehr neu ist.

Die Anmelderin macht geltend, dass aus dem Tropfenvolumen nicht unmittelbar

auf die Volumenversetzung geschlossen werden könne. Dazu ist anzumerken,

dass für alle Volumenversetzungen der Kammer, die größer als die Tropfengröße

sind, die Beziehung erfüllt ist. Der Spannungsindex wird noch größer. Das System

bestehend aus Tintenkammer, Tintenkanal mit Düse und Versorgungskanal unterliegt im Betrieb einem gedämpften Schwingvorgang. Im Verhältnis zum Tropfenvolumen kleine Volumenversetzungen dürfen nicht zum Ablösen von Tropfen führen, da nur die erste Schwingung größter Amplitude den gewünschten Tropfen

liefern soll, um zum Erstellen des Druckbildes beizutragen. Das Ablösen von

Tropfen bei den Nachschwingungen muss durch die Oberflächenspannung der

Tinte verhindert werden. Daher muss die Volumenversetzung auch ein Mindestmaß aufweisen, das sich nahe an der Tropfengröße orientiert. Im Übrigen wird auf

Seite 7, Zeilen 44, 45 der EP 0 884 184 A1 eine Versetzung des piezoelektrischen

Elementes mit 110 nm quantifiziert. Multipliziert mit den Tintendruckkammernabmessungen resultiert ein Versetzungsvolumen von 16,6 pl und entsprechend ein

Spannungsindex von ca. 115 x 10 6 Pa. Auch dieser Wert liegt in dem beanspruchten Bereich.

5.Zum Hilfsantrag:

Der Tintenstrahlkopf nach Patentanspruch 1 des Hilfsantrags unterscheidet sich

von dem nach Patentanspruch 1 des Hautantrags dadurch, dass für den Spannungsindex (1. Bedingung) und die elektrische Feldstärke (2. Bedingung) andere,

die Bereiche einengende Grenzwerte angeben werden.

Zu den weiteren Merkmalen des Tintenstrahlkopfes und bzgl. der 1. Bedingung

wird auf die Ausführungen zum Hauptantrag verwiesen, aus denen sich ergibt,

dass ein Tintenstrahlkopf mit diesen Merkmalen bereits aus der EP 0 884 184 A1

bekannt ist. Werte für die elektrische Feldstärke für das piezoelektrische Element,

die in dem geforderten Bereich des einzigen unterschiedlichen Merkmals liegen,

sind jedoch naheliegend. Aus der EP 0 884 184 A1 ist noch ein weiteres drittes

Ausführungsbeispiel für einen entsprechenden Tintenstrahlkopf bekannt (vgl. S. 8,

Tabelle 3), bei dem die Dicke des piezoelektrischen Elementes mit 0,6 μm angegeben wird. Nicht explizit angegeben wird die an das piezoelektrische Element

angelegte Spannung. Der Fachmann wird aber auch in diesem Fall zunächst das

Anlegen einer Spannung von 10 V - wie in den beiden Ausführungsbeispielen davor - in Erwägung ziehen. Das führt zu einem Wert für die elektrische Feldstärke

von 16,6 x 10 6 V/m, der im beanspruchten Bereich liegt. Somit ist die Dimensionierung und der Betrieb von Tintenstrahlköpfen derart, dass die geforderten Bedin-

gungen nach Patentanspruch 1 des Hilfsantrags gemeinsam erfüllt werden, nicht

das Ergebnis einer erfinderischen Tätigkeit.

Pontzen Bülskämper Friehe Dr. Höchst

Cl

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Anmerkungen zum Urteil