(57)【要約】  本発明は、予め帯電した、ジェットの液滴の軌跡の指向性の検出に関する。本発明は、非差動で機能し、幾何学的形状及び配置が液滴の標準軌跡に対して正確である、平らな機能的表面を有する静電表面（７５０， ８５０， ９５０）を定義する。本発明の結果、液滴の軌跡は、センサの平らな表面に平行な平面と、センサの平らな表面に垂直な平面とにおいて同時に、追跡されることができる。従って、所定のモニタリングゾーンに存在するか、留まるか否かを確認することができる。本発明は、連続偏向ジェットを有するプリントヘッドの液滴の軌跡の制御と、特に、印刷用ではない液滴のガーターによる有効的な回収をモニタリングすることに利用される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に帯電された液体ジェットの液滴の軌跡の指向性検出デバイスにおいて、
−導電性材料で形成された電荷検出部と、電気絶縁材料で形成された部分によって囲まれた感受性ゾーン（７００， ８００， ９００）と、導電性材料で形成された、接地されて電気シールドを作る部分によって囲まれた絶縁ゾーン（７２０， ８２０， ９２０）と、シールドゾーン（７１０， ８１０， ９１０）とを有する静電センサ（７５０， ８５０， ９５０）であって；
前記センサのゾーンは少なくとも１つの連続する平らな表面の境界を定め、前記センサの感受性ゾーンは２つの水平エッジ（７０３， ７０４， ８０３， ８０４， ９０３， ９０４）によって互いに接続される上流エッジ（７０１， ８０１， ９０１）及び下流エッジ（７０２， ８０２， ９０２）を含む少なくとも４つのエッジを備え、
前記センサの配置は、
・前記上流エッジ及び前記下流エッジが、前記液滴の標準軌跡の方向に垂直で、前記方向に垂直な平らな平面上の標準軌跡の幾何学的投影である直線Ｈによって２つのセグメントに各々切断され；
・前記直線Ｈによって区切られる前記センサの両サイドの各々に対して、前記上流エッジ及び前記下流エッジの前記セグメントが異なる長さであり、長い方のセグメントの前記長さが前記標準軌跡に対して考慮した前記直線Ｈの側で軌跡のオフセットの最大許容大きさと少なくとも等しく、短い方のセグメントの前記長さが前記標準軌跡に対して考慮した前記直線Ｈの側で軌跡のオフセットの最大許容大きさと最大でも等しい静電センサと、
−前記センサによって検出された移動中の前記液滴の電荷によって生成される電気信号を処理する信号処理手段であって、
・前記センサの前記上流エッジのレベル及び前記下流エッジのレベルでそれぞれ検出された移動中の電荷から生じる電流の代表的信号の入口ピークＰｅのレベル及び出口ピークＰｓのレベルを評価し、
・ＰｅのレベルとＰｓのレベルとの間の差異の代表的関数の値を計算し、
・前記関数値と、少なくとも１つの第１の所定の固定値又は所定の値の範囲とを比較する第１の比較を行い、
・互いに対して高い入口ピークＰｅ又は出口ピークＰｓのレベルと、少なくとも１つの第２の所定の固定値とを比較する第２の比較を行い、
前記第１の所定の固定値及び前記第２の所定の固定値は前記液滴の標準軌跡の特性であり、
前記第１の比較は前記センサの前記平らな表面に平行な前記平面において液滴の軌跡の実位置を知ることができ、前記第２の比較は、前記センサの前記平らな表面に垂直な前記平面において液滴の同じ軌跡の実位置を知ることができるようにそれぞれ構成されている信号処理手段とを備えるデバイス。
【請求項２】
請求項１記載の検出デバイスであって、
ＰｅのレベルとＰｓのレベルとの間の差異の前記代表的関数は、絶対値で、比率Ｐｅ／Ｐｓ、又は差分Ｐｅ−Ｐｓであることを特徴とする検出デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２記載の検出デバイスであって、
前記信号処理手段は、前記センサの場所で液滴速度を減速するために、前記入口ピークＰｅと前記出口ピークＰｓとの間の時間間隔を評価する手段を備えることを特徴とする検出デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の検出デバイスであって、
前記センサの配置は、前記センサの感受性ゾーンが、液滴の標準軌跡の幾何学的投射である前記直線Ｈに対して対称であることを特徴とする検出デバイス。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の検出デバイスであって、
前記センサの配置は、前記センサの感受性ゾーンが、液滴の標準軌跡の幾何学的投射である前記直線Ｈに対して非対称であることを特徴とする検出デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の検出デバイスであって、
前記直線Ｈに対して同じサイドに位置付けられる前記上流エッジの前記セグメントと前記下流エッジの前記セグメントとの間の長さの差異は、絶対値で、液滴の直径よりも少なくとも大きいことを特徴とする検出デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の検出デバイスであって、
前記センサの配置は、前記平らな表面が、液滴の直径の２倍と前記感受性ゾーンの高さとの間の距離で、液滴の前記標準軌跡から離れるものであることを特徴とする検出デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の検出デバイスであって、
前記感受性ゾーンの前記高さは、前記ジェットで一連の液滴間のスペースの３倍〜１００倍の範囲であることを特徴とする検出デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の検出デバイスであって、
前記上流エッジ及び前記下流エッジのレベルで、前記感受性ゾーンを囲む前記絶縁ゾーンの前記高さは、液滴の直径の０．５倍〜１０倍の範囲であることを特徴とする検出デバイス。
【請求項１０】
導電性材料で形成された電荷検出部と、電気絶縁材料で形成された部分によって囲まれた感受性ゾーン（７００， ８００， ９００）と、導電性材料で形成された、接地されて電気シールドを作る部分によって囲まれた絶縁ゾーン（７２０， ８２０， ９２０）と、シールドゾーン（７１０， ８１０， ９１０）とを備え、
前記ゾーンは少なくとも１つの連続する平らな表面の境界によって定められ、
前記感受性ゾーンは、前記平らな表面上に正面図で互いに平行な少なくとも２つのエッジ（７０１， ８０１， ９０１， ７０２， ８０２， ９０２）と、前記エッジの一の中央を通過し、他のエッジを両サイドの異なる長さの２つのセグメントを定めるように切断する前記エッジに垂直な直線とを有する静電センサ（７５０， ８５０， ９５０）。
【請求項１１】
導電性材料で形成された電荷検出部と、電気絶縁材料で形成された部分によって囲まれた感受性ゾーン（７００， ８００， ９００）と、導電性材料で形成された、アースに接続されて電気シールドを作る部分によって囲まれ、絶縁ゾーン（７２０， ８２０， ９２０）と、シールドゾーン（７１０， ８１０， ９１０）とを備え、
前記ゾーンは少なくとも１つの連続する平らな表面の境界によって定められ、
前記感受性ゾーンは、前記平らな表面上の正面図で互いに平行で異なる長さの少なくとも２つのエッジと、前記エッジの一の中央を通過し、ひいては他のエッジの中央を通過する前記エッジに垂直な直線とを有する静電センサ。
【請求項１２】
請求項１１記載の静電センサであって、
前記感受性ゾーンは、前記平らな表面の正面図で、台形の幾何学的形状を有し、
前記感受性ゾーンを囲む前記絶縁ゾーンは、類似の相似の台形形状を確定することを特徴とする静電センサ。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の静電センサであって、互いに平行な２つの前記エッジを接続する前記感受性ゾーンの水平エッジは、前記平らな表面の正面図で、湾曲状、矩形状又は階段状のプロファイルを有することを特徴とする静電センサ。
【請求項１４】
連続ジェットが発射されるインク吐出ノズルを取り付けられる液滴発生器（１）と、
前記ジェットから発射される液滴を電気的に帯電し、前記吐出ノズルの下流に配置される荷電電極（４）と、
互いに離間し、印刷のために選択的に帯電した液滴を偏向するために前記荷電電極の下流に配置される一対の偏向電極（２，３）と、
非偏向の液滴の回収ガーター（２０）と、
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの静電センサ（７５０，８５０，９５０）とを備える連続インクジェットプリンタヘッド。
【請求項１５】
請求項１４記載のプリントヘッドであって、
前記偏向電極（２，３）はそれぞれ、アクティブな内側に湾曲した表面を有し、
前記偏向電極の一つ（２）の表面は、非偏向の液滴を通過させるパススルースロットと、前記スロットと前記回収ガーターとの間に配置される前記静電センサとを備えることを特徴とするプリントヘッド。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載のプリントヘッドであって
前記静電センサは、非偏向の液滴の前記回収ガーター（２０）の近くで上流に配置され、
前記感受性ゾーンの下流エッジは、７０μｍ〜２５０μｍの間の液滴直径に対して、０．５ｍｍ〜５ｍｍの間の最小距離によって前記ガーターの入口平面から離れることを特徴とするプリントヘッド。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のプリントヘッドであって、
前記センサの前記配置は、前記平らな表面が液滴の偏向平面に垂直で、そして、ゼロ偏向軌跡と、印刷のために作動した複数の偏向軌跡との間の指向性であるとして定義される偏向方向と反対であることを特徴とするプリントヘッド。
【請求項１８】
請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のプリントヘッドであって、
前記センサの前記配置は、前記平らな表面が液滴の前記偏向平面に平行で、前記インクジェットの後部に平行であり、そして、前記インクジェットの前部が前記ヘッドの前面を参照して定義されることを特徴とするプリントヘッド。
【請求項１９】
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の２つの静電センサを備えるプリンタヘッドであって、
前記センサの一方が請求項１７記載の配置で配置され、
前記センサの他方が請求項１８記載の配置で配置されることを特徴とするプリンタヘッド。
【請求項２０】
請求項１４〜１９のいずれか一項に記載のプリンタヘッドと、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の検出デバイスの信号処理手段とを備える連続インクジェットプリンタ。
【請求項２１】
請求項２０記載の連続インクジェットプリンタであって、
前記検出デバイスによって検出された液滴は、前記プリンタの通常動作中、荷電電極（４）によって帯電され、印刷を目的として偏向電極（２，３）によって偏向される液滴のシーケンスに挿入されるテスト液滴（３１０）と呼ばれる液滴であることを特徴とする連続インクジェットプリンタ。
【請求項２２】
請求項２１記載の連続インクジェットプリンタであって、
前記テスト液滴（３１０）は、印刷を目的として偏向された液滴の逆の極性で帯電されることを特徴とする連続インクジェットプリンタ。
【請求項２３】
請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の連続インクジェットプリンタであって、
前記信号処理手段は、前記比較の少なくとも１つが、値の一つ又は所定の値の範囲が超えたことを確認することをもたらす場合をトリガーとするアラームに接続され、
前記アラームを始動することは、前記ガーター（２０）によって非偏向のインク液滴全ての回収をしないリスクを報知することを特徴する連続インクジェットプリンタ。
【請求項２４】
請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の連続インクジェットプリンタであって、
さらに、前記センサの信号処理手段に加えて、例えば、不完全なガーター機能、又はガーター外部のジェットの欠陥を検出するために前記ガーター（２０）のインク流れの相補的分析手段を備えることを特徴とする連続インクジェットプリンタ。
【請求項２５】
請求項２４記載の連続インクジェットプリンタであって、
前記ガーター（２０）のインク流れの相補的分析手段は、前記ガーター（２０）の入口の直後にインク戻り回路で循環するインク管の抵抗分析手段を備えることを特徴とする連続インクジェットプリンタ。
【請求項２６】
請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の連続インクジェットプリンタであって、
液滴の帯電フェーズを変化する手段を備え、
前記信号処理手段は、前記帯電フェーズの変化中、前記センサの同じエッジのレベルで検出された電荷から抽出される電流の代表的信号の最高ピークを決定するように構成され、
前記荷電電極の信号は、前記最高ピークを引き起こす前記帯電フェーズで前記プリンタの動作中、設定されることを特徴とする連続インクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体ジェットの液滴の軌跡の指向性検出装置に関する。
【０００２】
より具体的は、本発明は、連続インクジェットプリンタの機能を制御することに関する。
【０００３】
本発明は、印刷されない、連続インクジェット由来の液滴が、有効に液滴の回収ガーターに指向されるか否かを検出する。さらに、本発明は、荷電同期（charge synchronisation）を決定し、連続ジェットの液滴速度を知ることができる。
【０００４】
さらに、本発明は、関連する静電気検出器、プリントヘッド及び連続インクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００５】
連続インクジェットプリンタヘッドは、当業者に周知の機能的手段を備える。
【０００６】
図１は、従来技術のこのようなプリントヘッドを示す。プリントヘッドは本質的に、ジェットの進行方向に連続的に記載された、以下の機能手段
−導電性インクを含み、インク回路によって加圧状態に維持され、少なくとも１つのインクジェット１１を吐出する液滴発生器１と、
−各インクジェット用に個別の荷電電極４と、
−ジェットの軌跡の両側で、荷電電極４の下流に配置される、２つの偏向プレート２，３によって構成されるアセンブリと、
−印刷用に使用されなかったジェットインクをインク回路に戻し、そしてリサイクルされるように回収する回収ガーター２０とを備える。
【０００７】
以下に、これらの種々の手段の機能を明細書で説明する。液滴発生器１に収容されたインクは、少なくとも１つのインクジェット１１を生成する少なくとも１つの校正ノズル１０から吐出される。例えば、インクの中に入れられる圧電セラミックス（piezo-electric ceramic）で構成された、ノズル（図示されない）の上流に配置された周期的刺激デバイスの作用の下、インクジェットは、ノズルの下流のジェットの正確な位置で、刺激信号の周期に応じて、一定時間毎に切れる。インクジェットのこの強制的な分裂は、刺激装置の周期的な振動によって、ジェットのいわゆる「分離（break-up）」点１３で引き起こされる。この分離点の位置で、連続的なジェットは、均等に離間された、同一のインクの液滴の空間的シーケンス１１に変換させる。この液滴のシーケンスは、幾何学的な構成によって、理論的に回収ガーター２０の中央と交わる、ジェットの噴出軸と同一線上の軌跡に従って指向される。外力の影響を受けずに、液滴の実際の軌跡は、一方で、製造時に一定の方向の誤差を生む不正確さのために、他方で、ノズルによるジェットの操作状態の変化による動作中のジェットの方向の変位により、問題となる、理論的な方向と若干異なる可能性がある、いわゆる「静的（static）」方向に進む。これらの変化は特に、インク汚染の蓄積によって引き起こされるノズルの中及び周りの表面状態の変更によって引き起こされる可能性がある。この問題は、プリンタの長期間の動作後、特に敏感になる。
【０００８】
ジェットの分離点近くに位置付けられた荷電電極４は、形成された液滴それぞれを、所定の電気量の値で選択的に帯電させることを目的としている。このようにするために、インクは液滴発生器中において一定の電位で維持された状態で、各液滴周期で異なる、決定された電圧が荷電電極に印加される。液滴を正確に帯電させるために、電圧を印加した瞬間は、ジェットの電気的導通を保証し、所定量の電荷はジェットの先端に静電的影響によって引き込まれるように、ジェットの分離の瞬間の少し前に起きなければならない。従って、ジェットの分離プロセスと、電位の印加の瞬間を完全に同期することが必要である。
【０００９】
２つの偏向プレート２，３が、液滴の軌跡と実質的に垂直に電界Ｅｄを生成する、比較的一定の高電圧値に、電気的に駆動される。この電界は、帯電した液滴の電荷及び速度の関数である大きさによって、偏向プレートの間で、液滴を偏向することができる。偏向された軌跡１２は、ガーター２０によって回収されず、印刷媒体３０に衝突する。基板上に印刷される液滴インパクトマトリックス上の液滴の位置は、ヘッドと印刷媒体との間の相対変位で、ジェットの液滴に与えられる個別の偏向の組合せによって得られる。これら２つの偏向プレート２，３は一般的に平らである。偏向プレート２，３の一つはまた内側に湾曲したプロファイルを有することが可能であり、又はある角度で配置される。より詳細な構成は、本出願人により出願された特許文献１で明らかにされ、そして、プリントヘッドの正面図である図２Ａ、及び図２Ａの方向Ｕから見た側面図である図２Ｂに示される。本構成では、２つの偏向プレートは、湾曲し、互いに実質的に平行である。偏向プレート２は液滴の媒体軌跡１５に対して凹形であり、一方、偏向プレート３は媒体軌跡１５に対して凸形である。凹形のプレート２は、ゼロ電位の状態に保たれ、非偏向、又は弱く偏向した液滴を通過させるためのスロット１６が備えられている。このような偏向プレートの配置は、液滴を偏向するために、偏向する電界が偏向角に関係なく軌跡に実質的に垂直のままであるので、非常に効果的である。
【００１０】
回収ガーター２０は、その入口に、実効面積が、ガーターと接触してちょうど上流に配置された、非偏向ジェットの基準軸に垂直な平面への入口表面の投影である、開口２１を備える。本発明との関連で、この平面は、ガーターの入口平面と呼ばれる。本発明の範囲内に、非偏向ジェットの基準軸は、ヘッドのサブアセンブリ全てが製造され、そして、計画通りにヘッドが組み立てられて互いに連動して配置されるとき、ジェットの理論上の軸を意味すると理解される。例えば、特許文献１等に記載された湾曲したプレートを有するプリントヘッドにおいて、図２Ｂに示されるように、ガーター２０は、スロット１６の存在により、偏向プレート２，３の下部よりも上流に位置付けられることができる。さらに、この上流での位置付けは、ヘッドにおける液滴の飛行距離を低減し、従って精確な液滴偏向制御をより容易にさせる。その結果として、プリンタの性能、特に印刷品質は、良好な液滴の配置精度によって改良される。
【００１１】
さらに、連続ジェットプリントヘッドの機能制御が、上記の機能的手段を要求することが知られ、一定数の相補的手段を用いることにより、一方で（液滴の電荷及び速度によって大部分が決定される）液滴の偏向が制御され、他方で印刷されなかった液滴の適切な回収機能のモニタリングを可能にする。
【００１２】
液滴の偏向制御に関して特に、一方でジェットの分離点で（荷電同期と呼ばれる）液滴の電荷信号の同期アプリケーションを保証し、他方で液滴速度Ｖｇをプリセット値にサーボ制御するために液滴速度Ｖｇを測定する偏向手段を実行することが知られている。これをするために、従来技術のプリントヘッドは一般的に、液滴によって運ばれた電荷の代表的な大きさを測定する測定デバイスを備える。この測定デバイスは、荷電電極の下流に配置される。この電荷測定が実行されるにつれて、一般的に、特に帯電した液滴がこのデバイスの前を通過すると、分離点に対する荷電同期の瞬時を選択する方法として、液滴周期よりも短い時間、電荷信号を持続させて（「フェーズ」とも呼ばれる）別個の電荷瞬時が液滴周期全体を通して異なるように分布された液滴のシーケンスを変更するための、反復試行を実行する方法が通常用いられる。そして、割り当てられたフェーズ各々に対して、液滴によって運ばれる電荷レベルを測定する。電荷レベルは、液滴の帯電プロセスの効率と、従って荷電同期の適合性とを代表する。一部のフェーズは、あまり良くない、あるいは非常に悪い荷電同期を生じるが、一般的に一定数のフェーズは最大電荷を許容する。印刷に用いられる帯電フェーズは、後者から選択される。荷電同期を考慮して液滴の電荷を測定するために操作されるソリューションによれば、一般に、液滴の電荷の測定に加えて、帯電した液滴の速度の効率的な測定を導くことができる。実際に、プリントヘッドの様々な特徴的な幾何学的位置で認識される液滴の存在に応じてある特徴的な時間を検出することによって、その位置で既知の位置間での液滴の平均移動時間から液滴の電荷の測定を導くことができ、従って、これらの位置間で液滴の平均速度を導くことができる。
【００１３】
従来技術のすべてのデバイスの中では、静電センサが一般的にこの機能を満たすために使用される。
【００１４】
このようなセンサは、例えば、リンクス社（Linx company）に譲渡された特許（特許文献２）に記載され、液滴の軌跡に沿って離間した２つの平らな電極によって構成され、偏向プレートの一つの不可欠な部分を形成する。このダブル電極センサは、帯電した液滴が各電極の前を通過すると、信号を生成する。信号の大きさは、液滴ごとに埋め込み電荷（embedded charge）量を表し、２つの電極のそれぞれによって検出されるオフセット時間は飛行持続時間を与える。ダブル電極センサのこれら２点間のジェットの液滴速度は公知であり、従って導かれ得る。偏向プレートの位置で配置されたセンサのこのソリューションの有利な点は、吐出ノズルと印刷媒体との間のヘッドにおいて、液滴の飛行距離を増加しないことである。逆に、可変又はノイズのある電圧による有意な静電摂動、特にプリントヘッドの内部環境の帯電した液滴の循環と、プリントヘッドの異なる内部成分により発生するノイズとによって生じる有意な静電摂動にセンサをさらすことは、不利な点である。これらの状態は、センサのかなりノイズのある信号によりあまり精確な測定ができない。
【００１５】
本出願人名義の特許（特許文献３）は、荷電電極と偏向プレートとの間に配置された単一の静電センサ、及び関連する信号処理を説明する。本センサの感受性コア（sensitive core）と、この感受性コアの前に帯電した液滴の循環スペースとは、電気シールドによって静電摂動から保護される。特に帯電した液滴の存在は、センサの感受性コアへの静電的影響によって検出される。本センサの前を通過する液滴から得られる信号の利用により、液滴の帯電レベルの非常に精確な測定をし、液滴がセンサに入りそして出る瞬間、ひいてはセンサの検出領域における液滴の通過時間を定義する。移動する検出領域の有効長が既知である場合、センサの前を通過する液滴の平均速度を推定することができる。
【００１６】
印刷されなかった液滴の回収のモニタリングに関して、印刷に用いられなかったインクが適切に回収されるということを検出する専用手段を用いることが知られている。このインクがガーターから逃れる場合、一般的にプリンタのユーザに受け入れられない、プリントヘッド及びその環境の汚染を回避するために、ジェットを中断しなければならない。このような問題は、印刷されなかった液滴のインクを排出できない回収デバイスの欠陥と、ジェットの異常な挙動とによって作り出される可能性がある。実際に、ジェットの方向性が変化し、例えば、計画値と異なる初期値に設定され、あるいは、操作中、計画値から遠ざかる可能性がある。印刷用ではない液滴の軌跡がガーターの内部に到達するとき、機能的な問題は生じない。逆に、ジェットの軌跡がガーターから抜け出るとき、又は液滴がガーターの端部にぶつかるとき、機能障害が現れる。回収検出は、異なる方法、特にガーターの入口のすぐ下流にインクの戻り回路の流体管（fluid vein）の抵抗分析によって行われ得る。あいにく、システムが一般的に、正しく機能する場合と、ジェットが不適切に向けられて、ジェットがガーターの端部にぶつかる場合との間で差異を生むことができないので、システムには欠陥がある可能性がある。この場合、インクの一部はガーターに入り、抵抗センサはガーターによって部分的に回収されたジェット、また、通常の印刷特有の状態と解釈する条件を作り出す。従って、ジェットが不適切に指向される状態において、ジェットのインクの全部又は一部は、ガーターの端部の周辺環境を汚染し、又は、ガーター内部を流れ、そして、インクの蓄積後、一般に重大な機能障害をもたらす。従って、ガーター内部のインクの正しい回収の検出は、従来技術のソリューションでは信頼性がない。
【００１７】
これが、上記の場合において液滴を位置付けるセンサを使用する一定数のソリューションが既に提案されているという理由である。圧力センサへの物理的接触、又は光バリアによる、インクの液滴の位置確認は、インクジェットプリンタの工業的使用状態の下、特にインクによる汚染に対するこのようなソリューションの感受性が原因で、信頼性がない。
【００１８】
従来技術の他のソリューションは静電センサを使用することにあり、液滴になり得る液体が導電性である限りにおいて、液滴は電気的に帯電し得る。一般的原理は、電荷が通過する間、静電センサによって検出される信号のレベルに応じる特性を用いることにあり、センサの活性表面と帯電した液滴との間の距離によって決定される。従来技術の帯電した液滴の位置確認の原理は、液滴の軌跡の両側に対称的に配置された２つの静電センサを用いることにあり、標準軌跡に対する液滴の軌跡の間隔が評価される。帯電した液滴がセンサの前を通過するとき、運ばれる電流信号の大きさの差異は、ある一方向においてセンサに対する液滴の実位置を示す。
【００１９】
ＩＢＭ社に譲渡された特許（特許文献４）は、対の静電センサのいくつかの配置形式を説明し、吐出信号（delivering signals）の差異処理がセンサの前を通過する液滴の相対位置を決定する。液滴の軌跡を切断する平面を定義する２つの方向に帯電した液滴の位置検出は、２つの対で配置された４つの静電センサの配置と、電子機器の実装と、関連する信号処理とを要求する。
【００２０】
ケンブリッジ・コンサルタント社に譲渡された特許（特許文献５及び６）は、センサの前を通過する標準軌跡に対する液滴の実際の軌跡の２つの方向に、傾向を評価するためにモニタリングされる液滴の軌跡毎に４つのセンサを明確に要求するこの種の配置を説明する。連続インクジェットプリンタヘッドに本原理を用いることにより、複雑で、大きく、コストがかかる実装に結果としてなる。この具現化は他の不利な点を引き起こす：
−一方で、ジェットの周りに配置された４つのセンサは、プリントヘッドのメンテナンスのために、特に荷電エレメント又は偏向エレメントのクリーニングのためにアクセスすることが困難な、狭いスペースにセンサの位置でジェットを閉じ込め、一部視界をマスクすることなく、使用することができない；
−他方で、ジェットの方向性の傾向を測定するために設けられている手段は、ノズルと回収ガーターの間でジェットの軌跡に沿って挿入されなければならない。センサの固有の嵩高性（bulkiness）は、物理的統合という問題を生み、電荷と印刷媒体上の衝撃位置との間で液滴の飛行距離を増加する傾向がある。液滴の長い飛行距離が、衝突の位置精度と、従って印刷品質とを損なうという欠点がある。
【００２１】
要約すると、従来技術の液体ジェット由来の液滴の回収検出ソリューションには、以下の重大な不利な点がある：
−ガーターの流体管中のインク流れを分析するセンサによってガーター中のインクの通過を検出することは、ジェットがガーターの端部にぶつかるとき、欠陥状態として検出されないので、汚染の危険性を防ぐのには十分ではない。
−ジェットの標準軌跡に垂直な平面のレベルで、かつ、ガーターの入口の近くでの、液滴の実位置の評価は、何対かの静電センサを用いる技術のソリューションにより可能であるが、重大な嵩高性を犠牲にして、法外なコストがかかる；
−ジェット周りの２つの静電センサの対の配置は、メンテナンス、特にクリーニングのために、ヘッドの異なる機能的手段にアクセスすることを非常に困難にさせる；
−ジェットの軌跡にジェットの方向シフトを測定することを検出するセンサを用いることは、プリントヘッドにおける液滴のより長い飛行距離により、印刷品質を損失させる；
−プリントヘッドの異なる電気信号及びプリントヘッドの動き中の電荷由来のノイズにより容易に摂動させられる静電センサを用いることは、正確な測定に影響を与える。費用がかかることが判明している、センサの感受性部分の効果的なシールドをしばしば扱い難い方法で作り出すか、あるいは、生成される信号の追加処理を実行することが頻繁に必要とされる。
【００２２】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を取り除くことである。
【００２３】
特に本発明の目的は、プリントヘッドの連続ジェットのインクの液滴の軌跡の指向性を検出するための、信頼性があり、安価なソリューションであって、操作欠陥の迅速な検出と、可能性のある欠陥の最適管理を保証し、ヘッドを装着したプリンタのユーザに対して有害な結果を制限するソリューションを提案することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８２１２９１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３５７，８６０号明細書
【特許文献３】欧州特許第０３６２１０１号明細書
【特許文献４】米国特許第３，８８６，５６４号明細書
【特許文献５】米国特許第４，５５１，７３１号明細書
【特許文献６】欧州特許第００３６７８９号明細書
【発明の概要】
【００２５】
このようにするために、本発明は、液体ジェットの液滴であって、電気的に帯電した液滴の軌跡の指向性検出デバイスに関する。
【００２６】
本発明のデバイスは、導電性材料で形成された電荷検出部と、電気絶縁材料で形成された部分によって囲まれた感受性ゾーンと、導電性材料で形成された部分によって囲まれ、アースに接続されて電気シールドを作る絶縁ゾーンと、シールドゾーンとを有する静電センサであって；
前記センサのゾーンは少なくとも１つの連続する平らな表面の境界を定め、前記センサの感受性ゾーンは２つの水平エッジによって互いに接続される上流エッジ及び下流エッジを含む少なくとも４つのエッジを備え、前記センサの配置は、
・前記上流エッジ及び前記下流エッジが、前記液滴の標準軌跡の方向に実質的に垂直で、前記方向に垂直な平らな平面上の標準軌跡の幾何学的投影である直線Ｈによって２つのセグメントに各々切断され；
・前記直線Ｈによって区切られる前記センサの両サイドの各々に対して、前記上流エッジ及び前記下流エッジの前記セグメントが異なる長さであり、長い方のセグメントの前記長さが前記標準軌跡に対して考慮した前記直線Ｈの側で軌跡のオフセットの最大許容大きさと少なくとも等しく、短い方のセグメントの前記長さが前記標準軌跡に対して考慮した前記直線Ｈの側で軌跡のオフセットの最大許容大きさと最大でも等しい静電センサを備える。
【００２７】
前記デバイスはさらに、前記センサによって検出された移動中の前記液滴の電荷によって生成される電気信号を処理する信号処理手段であって、
・前記センサの前記上流エッジのレベル及び前記下流エッジのレベルでそれぞれ検出された移動中の電荷から生じる電流の代表的信号の入口ピークＰｅのレベル及び出口ピークＰｓのレベルを評価し、
・ＰｅのレベルとＰｓのレベルとの間の差異の代表的関数の値（例えば、比率Ｐｅ／Ｐｅ又は差分Ｐｅ−Ｐｓのいずれかの絶対値）を計算し、
・前記関数値と、少なくとも１つの第１の所定の固定値又は所定の値の範囲とを比較する第１の比較を行い、
・互いに対して最も高い入口ピークＰｅ又は出口ピークＰｓのレベルと、少なくとも１つの第２の所定の固定値とを比較する第２の比較を行い、
前記第１の所定の固定値及び前記第２の所定の固定値は前記液滴の標準軌跡の特性であり、
前記第１の比較は前記センサの前記平らな表面に平行な前記平面において液滴の軌跡の実位置を知ることができ、前記第２の比較は、前記センサの前記平らな表面に垂直な前記平面において液滴の同じ軌跡の実位置を知ることができるようにそれぞれ構成されている信号処理手段を備える。
【００２８】
本発明のデバイスにおいて、第１の比較は、センサの平らな表面に平行な平面での液滴の軌跡の実位置を知ることができ、第２の比較は、センサの平らな表面に垂直な平面での液滴の同じ軌跡の実位置を知ることができる。
【００２９】
ここで、本発明の範囲内で、用語「上流（upstream）」及び「下流（downstream）」は液体ジェット由来の液滴の飛行方向を参照することにより理解されなければならないということが定められる。従って、感受性ゾーンの上流エッジは、所定の液滴がはじめに通過する感受性ゾーンの前の部分である。
【００３０】
同様に、用語「高さ（height）」は、液体ジェット由来の液滴の飛行方向を参照することにより理解されなければならない。本発明のセンサのゾーンの高さは、標準軌跡の投影である直線Ｈの寸法である。
【００３１】
有利には、信号処理手段は、入口ピークＰｅと出口ピークＰｓとの間で時間間隔Ｔを評価する手段を備え、センサのレベルで液滴速度Ｖｇを導く。実際、本発明のセンサの有効長Ｌｅｆｆの認識から、関係Ｖｇ＝Ｌｅｆｆ／Ｔによって液滴の速度を導くことができる。明細書で以下に述べるように、有効長は、絶縁ゾーンの２つのストリップの中心点で、一方のストリップが感受性ゾーンの上流エッジに隣接して位置付けられ、他方のストリップが感受性ゾーンの下流エッジに隣接して位置付けられる、中心点を分離する距離であるとして、実質的に定義される。
【００３２】
実施形態によれば、センサの配置は、感受性ゾーンが液滴の標準軌跡の幾何学的投影である直線Ｈに対して対称である。
【００３３】
他の実施形態によれば、センサの配置は、感受性ゾーンが液滴の標準軌跡の幾何学的投影である直線Ｈに対して非対称である。
【００３４】
従って、本発明の検出は、直線Ｈに対して必ずしも対称ではない感受性ゾーンで実行される可能性がある。言い換えれば、本発明の静電センサは非対称形状であるが、上流エッジ及び下流エッジが互いに実質的に平行である配置を有することができる。直線Ｈの同じサイドに位置付けられたこれらのエッジ各々のセグメントは異なる長さを有する。
【００３５】
一の特徴によれば、直線Ｈに対して同じサイドに位置付けられた上流エッジのセグメントと下流エッジのセグメントの間の、絶対値で、異なる長さは、液滴の直径よりも少なくとも大きくなる。
【００３６】
センサの配置は有利に、センサの平らな表面が、液滴の直径の２倍とセンサの感受性ゾーンの高さとの間に有する距離によって液滴の標準軌跡から離れている。標準軌跡の液滴とセンサの平らな表面との間の距離は、苛酷な環境で機能しながら、確実に検出するために見出した妥協の結果である。
【００３７】
従って、連続インクジェットプリンタヘッドの内部環境において、次の２つの技術的必要性の間のバランスを見出す必要がある：
−一方で、非偏向インクジェットは、インクそれ自体によって平らな表面の汚染のリスクを最も制限するために、センサの平らな表面から十分に離さなければならない。このリスクは、起動時のジェットの起こり得る不安定さ、又は、場合により、起動時のジェットがあまり良好ではない品質を有するならば、ジェットに同伴する微小液滴の発生と関係する。このリスクは、液滴発生器の吐出ノズルと本発明の静電センサの間の固有距離の増加に伴って、より大きくなる。；
−他方で、良好な信号／ノイズの比ひいては精確な測定を生むために、液滴はセンサの平らな表面のできる限り近くを通過しなければならない。
【００３８】
有利には、感受性ゾーンの高さは、ジェットの一連の液滴の間の距離の３〜１００倍である。
【００３９】
上流エッジ及び下流エッジのレベルで感受性ゾーンを囲う絶縁ゾーンの高さは、液滴の直径の０．５〜１０倍である。感受性ゾーン及び絶縁ゾーンの高さの選択は、実質的な検出分解能を生む。実際に、この高さは、信号での、かなり異なる入口ピーク及び出口ピークを与えるために、すなわち、起こり得る重なりがなく、所定の液滴特性（一連の液滴の長さ，速度，電荷）用の最大大きさで、決定される。
【００４０】
また、有利には、感受性ゾーンによって区切られる平らな表面の寸法は、液滴の静電的影響領域に関係がなければならない。この領域は本発明のセンサに対して液滴の距離によって決まる。実際に、センサに引き起こされる電荷量は、信号処理手段によって利用可能な電流を発生するのに十分でなければならない。より好ましい実施形態によれば、感受性ゾーンの幅は、液滴の直径の２倍よりも大きい。
【００４１】
同様に、本発明は、導電性材料で形成された電荷検出部と、電気絶縁材料で形成された部分によって囲まれた感受性ゾーンと、導電性材料で形成された部分によって囲まれ、アースに接続されて電気シールドを作る絶縁ゾーンと、シールドゾーンとを備え；前記センサのゾーンは少なくとも１つの連続する平らな表面の境界によって定められ、前記センサの感受性ゾーンは、前記平らな表面の正面図で互いに実質的に平行な少なくとも２つのエッジと、前記エッジの一の中央を通過し、他のエッジを両サイドの異なる長さの２つのセグメントを定めるように切断する前記エッジに垂直な直線とを有する静電センサに関する。
【００４２】
他の実施形態によれば、本発明は、導電性材料で形成された電荷検出部と、電気絶縁材料で形成された部分によって囲まれた感受性ゾーンと、導電性材料で形成された部分によって囲まれ、アースに接続されて電気シールドを作る絶縁ゾーンと、シールドゾーンとを備え；前記センサのゾーンは少なくとも１つの連続する平らな表面の境界によって定められ、前記センサの感受性ゾーンは、前記平らな表面上の正面図で互いに実質的に平行で異なる長さの少なくとも２つのエッジと、前記エッジの一の中央を通過し、ひいては他のエッジの中央を通過する前記エッジに垂直な直線とを有する静電センサに関する。
【００４３】
本発明の実施形態の、平らな表面の正面図において、センサの感受性ゾーンは、台形の幾何学的形状で、ほぼ相似な台形形状を定義する感受性ゾーンを囲む絶縁ゾーンを有する。
【００４４】
平らな表面の正面図において、互いに平行な２つのエッジを接続する感受性ゾーンの水平エッジは、湾曲状、矩形状又は階段状のプロファイルを有し得る。プロファイルは、検出ゾーンの仕様に最もよく適合するための関数として選択される。
【００４５】
本発明の静電センサの製造に関して、導電性のパススルー（conductive pass through）は、感受性ゾーン用のゾーンの中の小さな絶縁平面に作られることが好ましい。アセンブリは２つの面と少なくとも平面の一つのエッジに金属化され、そして、部分的にエッチングして、平らな機能的表面の絶縁ゾーンを表すパターンで金属化されたものを除去し、導電性パススルーが背面で終わる領域を絶縁する。従って、平らな機能的表面のシールドは、大部分の背面上に及び、感受性ゾーンの最適な電気的保護を保証する。導電性のパススルーは、適用されたターミナルによって取り込まれた平面の後ろに、感受性ゾーンの導電性を伝達する。そして、その平面は、ケーシングにしっかりと関連付けられて固定されることが好ましい。本発明の静電センサは、連続ジェットプリンタヘッドに埋め込まれると、ケーシングはそれ自身、一方でガーターに対して、他方で非偏向のジェットの標準軌跡に対して、関連付けられて取り付けられる（実際、ヘッドのメカニカル参照構造）。
【００４６】
導電性のパススルーが作られる小さな絶縁プレートは、純度９９．７％のＡｌ２Ｏ３セラミックスで作られることが好ましい。小さな絶縁プレートはまた、金属化され得るいかなる絶縁材料でも作ることができる。
【００４７】
導電性のパススルーは、固い金属インサートによって構成されることが好ましいが、金属化されたビアホールによって構成されることもできる。
【００４８】
金属化ステップは、金属蒸着によって作られた薄層を蒸着することによって実行されることが好ましい。金属化層は、金の層によって覆われたクロムの副層を備えることが好ましい。同じ結果を導く他の金属化技術を用いることができる。
【００４９】
導電性層のエッチングステップは、レーザーによって有利に行うことができるが、化学エッチング又は機械加工も可能である。当業者は、エッチングステップの間、著しい精密さが配慮されることを保証する。
【００５０】
ターミナルは、導電性接着剤によって接続された、「flex」型（kapton（登録商標）のフレキシブルプリント基板）のリボンケーブルからなる。ターミナルはまた、溶接されたケーブル、又は導電性のスプリング接点による電気的接続からなる。
【００５１】
他の技術も、本発明のセンサを製造するために適用可能である。例えば、
−ＬＴＣＣ技術を利用する同時焼成マルチレイヤセラミックス（低温同時焼成セラミックス：Low Temperature cofired ceramic）を用いること；
−機械的組立及び機械加工を用いる従来の製造方法、である。
【００５２】
同様に、本発明は、連続ジェットが発射されるインク吐出ノズルを取り付けられる液滴発生器と、前記ジェットから発射される液滴を電気的に帯電し、前記吐出ノズルの下流に配置される荷電電極と、互いに離間し、印刷のために選択的に帯電した液滴を偏向するために前記荷電電極の下流に配置される一対の偏向電極と、非偏向の液滴の回収ガーターと、上述の少なくとも１つの静電センサとを備える連続インクジェットプリンタヘッドに関する。
【００５３】
偏向電極はそれぞれ、アクティブな内側に湾曲した表面を有し、偏向電極の一つのアクティブな表面は、非偏向の液滴を通過させるパススルースロットと、前記スロットと回収ガーターとの間に配置される静電センサとを備える。プレアンブルで引用された特許文献３で開示された偏向電極が特定される。
【００５４】
静電センサは、非偏向の液滴の回収ガーターの近くで上流に配置されることが好ましい。そして、感受性ゾーンの下流エッジは、７０μｍ〜２５０μｍの間の液滴直径に対して、０．５ｍｍ〜５ｍｍの間の最小距離によって、ガーターの入口平面から離れていることが好ましい。実際、センサの下流エッジは、検出表面の評価において最大精度を有するために、ガーターの開口にできる限り近くになければならない。この点はまた、感受性ゾーンを、いくつかのパラメータ、例えば、信号／ノイズ比率、ジェット／センサの距離等について最大ゲインにまで大きくするのを助ける。逆に、液滴が高速でガーターの内側に到達し接触すると、汚染のリスクがある。液滴は、ガーターの外で飛び跳ね、センサを汚染する可能性がある。従って、センサは、ガーターから十分に遠ざけられ、この飛び跳ねた液滴の到達の外にしなければならない。実際には、上記で定義された距離の譲歩は、プリンタの連続インクジェットの液滴に有効に対応する、７０μｍ〜２５０μｍの間の液滴直径に対して、最適であることが証明された。プリンタヘッドで形成されたセンサの第１の配置は、平らな表面が、液滴の偏向平面に実質的に垂直で、かつ、ゼロ偏向軌跡と、印刷中に偏向電極によって引き起こされる複数の偏向軌跡との間の指向性であるとして定義される偏向の指向性と反対であるということである。
【００５５】
センサの他の配置は、平らな平面が、液滴の偏向平面及びインクジェットの後部に実質的に平行であるということである。インクジェットの前部は、ヘッドの前面を参照して定義される。この２つの配置により、プリンタヘッドのメンテナンスに対して接近性が最適である。
【００５６】
上述の２つの垂直な位置の一つで配置された２つの静電センサそれぞれの組み合わせを用いる実行可能性がある。２つのセンサは強制的に、ジェットの軌跡に沿ってガーターから同じ距離に位置付けられない。この点は、２つのセンサに対して、入口ピークＰｅと出口ピークＰｓとの間の差異の代表的機能を一つに決定することによって、プリントヘッドの検出ゾーンを広げる。実際、液滴がセンサの面から離れると、液滴と１つのセンサとの間の距離の評価は、信号の減衰とＳ／Ｎ比の悪化によって制限される。従って、第１の静電センサに対して垂直に配置された第２の静電センサを用いることは、検出ゾーンを広げる。
【００５７】
本発明は最終的に、上述したプリントヘッドと、同様に上述した検出デバイスの信号処理手段とを備える連続インクジェットプリンタに関する。
【００５８】
本発明の検出デバイスによって検出された液滴は、プリンタの通常動作中、荷電電極によって帯電し、そして、印刷を目的とした偏向電極によって偏向された液滴のシーケンス内に挿入されるテスト液滴と呼ばれる液滴であることが好ましい。テスト液滴を、印刷を目的として偏向された液滴の極性に逆の極性で帯電させられる。
【００５９】
信号処理手段は有利に、比較の少なくとも１つが、値の一つ又は所定の値の範囲が超えたことを確認することをもたらす場合をトリガーとするアラームに接続され得る。アラームの始動は、ガーターによって非偏向のインク液滴全ての非回収のリスクを報知する。
【００６０】
本発明のプリンタは有利に、液滴の帯電フェーズを変化する手段を備える。信号処理手段は、帯電フェーズの変化の間、センサの同じエッジのレベルで検出された動きの電荷から抽出された電流の代表的な信号の最高ピークを決定することに利用される。そして、荷電電極は、プリンタの動作中、最高ピークを引き起こす帯電フェーズに設定される。
【００６１】
上述の定義された本発明は、標準軌跡の周りの液滴のジェットの双方向の配置の探索とモニタリングとを可能にする。
【００６２】
実際に、本発明の静電センサからの信号処理は、同時に、標準軌跡と、液滴の軌跡とセンサの平らな表面の間の距離とに対して、センサに平行な液滴の水平変位の値を評価することができる。これにより、液滴がセンサの前を通過する位置のレベルで標準軌跡のまわりの液滴の双方向の指向性の評価をもたらす。
【００６３】
上述したように、本発明は、プリンタヘッドに利用され、特に、非印刷の液滴の軌跡をモニタリングし、そして、液滴がガーターの内側にうまく向くことを確認する。ジェットの液滴がガーターのエッジにあまりにも近すぎる軌跡を有するとき、液滴の軌跡の実位置のセンサによる検出は、アラームを始動することを可能にさせる。
【００６４】
他方、上述のようなプリントヘッドの複雑さを増加することなく、すなわち、一つの静電センサを用いることによって、センサからの信号の処理が、荷電同期のベストフェーズを探索し、ジェットの液滴速度を測定する。
【００６５】
連続インクジェットプリンタヘッドとの関連で、発明者らは、実際の指向性を決定するに際し、自動測定を介して、ジェットがガーター入口で体系的に指向されることを保証する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】従来技術の偏向される連続インクジェット（continuous ink jet (CIJ)）技術を用いるプリントヘッドの動作原理を示す図。
【図２】図２Ａは従来技術の偏向される連続インクジェット技術を用いるプリントヘッドに使用される改良された偏向電極の正面図。図２Ｂは従来技術の偏向される連続インクジェット技術を用いるプリントヘッドに使用される改良された偏向電極のＵ方向から見た側面図。
【図３】図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の偏向される連続インクジェット技術を用いるプリントヘッドの回収ガーターの入口と、ガーターの入口で検出されるゾーンとを示す概略平面図。
【図４】本発明の偏向される連続インクジェット技術を用いるプリントヘッドの概略斜視図であり、この場合印刷されない液滴の軌跡の許容限界を示す図。
【図５】本発明の静電センサのレベルで、水平面で検出される、液滴の軌跡の投射を示す図。
【図６】図６Ａは本発明の静電センサの縦断面図であり、センサに近い同じ軌跡の電気的に帯電した液滴の異なる位置と、センサの静電的影響のモードとを示す図。図６Ｂは図６Ａの帯電した液滴が通過するとき、電荷変化と、静電センサによって生成された電流信号とを示す図。
【図７】好ましい幾何学的形状及びセンサの配置を有する、本発明の検出デバイスの好ましい実施形態を示す図。
【図８】図８Ａ〜図８Ｃは図７のセンサによって発生した信号の比率を、標準軌跡に対するセンサの平らな表面に平行な液滴の軌跡のオフセットの関数として示す図。図８Ｄは入口ピークＰｅと出口ピークＰｓの間で比率Ｐｅ／Ｐｓの絶対値の変化を、標準軌跡に対する図７のセンサの平らな表面に平行な液滴の軌跡のオフセットの関数として示す図。
【図９】図９Ａは標準軌跡に対する図７のセンサの平らな表面に垂直な液滴の軌跡のオフセットの関数として、決められた入口ピークＰｅと出口Ｐｓの値の比率を示す図。図９Ｂは標準軌跡に対する図７のセンサの平らな表面に垂直な液滴の軌跡のオフセットの関数として、決められた入口ピークＰｅと出口Ｐｓの比率Ｐｅ／Ｐｓを示す図。
【図１０】図１０Ａは静電センサの幾何学的形状の変形例で、センサの機能面の代替構造の例を示す図。図１０Ｂは静電センサの幾何学的形状の変形例で、センサの機能面の代替構造の例を示す図。
【図１１】図１１Ａは湾曲した偏向電極を備える本発明の偏向される連続インクジェット技術を用いるプリントヘッドの正面図。図１１Ｂは湾曲した偏向電極を備える本発明の偏向される連続インクジェット技術を用いるプリントヘッドのＴ側側面図。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
本発明の他の利点及び特徴は、図面を参照して、連続インクジェットプリントヘッドにおける、本願発明の検出デバイス、特に、印刷されなかった液滴の回収のモニタリングに関する以下の詳細な説明を読むことで明らかになるだろう。
【００６８】
従来技術の偏向される連続インクジェット技術を用いるプリントヘッドに関する図１及び図２Ｂは、プリアンブルで既にコメントされ、ここでは異なる手段の機能についてさらに説明される。
【００６９】
発明者らが直面した問題は次の通りである。すなわち、理論的には、図１から図２Ｂの１１によって参照される非偏向液滴の軌跡が特有で、回収カーター２０の入口２１の中央を通過する。実際に、本出願のプリアンブルで示したように、印刷中の任意の時点で、偏向されなかった液滴が標準軌跡の周りで異なる軌跡を描くということに帰着し得る。これは、ヘッドの異なる機能的手段の製造上及びアセンブリの許容誤差、又は印刷起動時のジェットを設定するための不安定な状態、又は同様に、例えば吐出ノズルの進行汚染のためであるかもしれないが、ジェットの方向性の穏やかな変化をもたらす。
【００７０】
従って、本発明は、液滴の軌跡に実質的に垂直で、荷電電極４と回収ガーター２０の間に設置される平面と交差して、帯電したインクの液滴、いわゆるテスト液滴の通過位置を検出可能な、検出デバイスを使用することを決定した。
【００７１】
ここで、示された実施形態において、テスト液滴３１０は、プリントヘッドの通常操作中に噴射された液滴である。従って、液滴は、印刷専用の偏向された液滴のシーケンスに挿入される。さらに、プリントヘッドの通常操作中、偏向プレート２，３には連続する高電圧が持続的に流され、従って、プレート間の偏向電界はテスト液滴３１０の軌跡にわたって存在する。極小偏向を受けるテスト液滴３１０や、モニタリングされる偏向されなかった液滴に可能な限り最も近い方法で移動する（回収ガーターに戻さなければならない）テスト液体３１０に対して、最小電荷レベルが荷電電極４で作り出される。示されたモードにおいて、電荷レベルは、軌跡がもはや、偏向されなかった液滴の軌跡の液滴の直径に対して、センサのレベルで液滴の直径よりも大きく偏向されず、軌跡の方向性がモニタリングされるように、テスト液滴３１０に設けられる。
【００７２】
本発明者らは初めに、幾何学的に検出ゾーンを定義しようと試みた。回収ガーターの位置で検出ゾーンを定義する正確な条件は、以下に、図３Ａ〜図３Ｅを参照して説明される。
【００７３】
これらの図は、ガーターのエッジが厚さｅを有するガーターの入口平面４１１を示し、入口平面４１１はジェットの理論上の標準軌跡の方向に従って描かれている。ここで、示されたガーターの入口２１の円形は単に一例であり、任意の形状、例えば、楕円形を描くこともできるということが述べられる。明確化のために、互いに垂直な２つの軸Ｘ，Ｙは、入口平面４１１に示される。軸Ｙは液滴の偏向の基準軸であり（すなわち、偏向電極２から他の偏向電極３まで）、軸Ｘはプリントヘッドの前に向けられる軸である。言い換えれば、軸Ｘはセンサの平らな表面に平行であり、軸Ｙに垂直である。従って、軸Ｙ及び軸Ｘは、ガーターの中央に対して、そしてセンサに対して、液滴の軌跡の相対位置を定義するための軸システムを示す。
【００７４】
図３Ａの通常状態において、液滴の直径と同一の直径の円３００は、偏向されないジェットの標準軌跡が回収ガーター２０の入口平面４１１を通過する場所を表す。円３１０は、示された状態において、印刷された液滴の逆極性に帯電したテスト液滴の交差位置を表す。偏向されて印刷された最少の液滴の軌跡は同様に、考慮されるべきであり、ガーターの外側エッジから距離ｄで、円３２０で示される点で、入口平面をガーターの外側で通過する。
【００７５】
点３００，３１０及び３２０の相対位置は、偏向されないジェットの方向にほとんど独立であり、いかなるアプリケーションに対しても所与の適用に対して同一のままである。
【００７６】
図３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、偏向されないジェットの軌跡のオフセットが制限され、ガーター２０によって回収されることを目的とする、３つの許容可能な状態を示す。
−図３Ｂにおいて、偏向されないジェット３００が負の軸Ｙに従ってｄよりわずかに小さな距離でオフセットされる。液滴３００はガーターの外側エッジと接触しない；
−図３Ｃ及び図３Ｄにおいて、偏向されないジェット３００はそれぞれ、負及び正の軸Ｘに従ってオフセットされる。液滴３００はガーターの内壁とほとんど接触している。
【００７７】
図３Ｅは、偏向されないジェット３００がオフセットされる許容可能な制限状態全体を示す。ガーターの内壁に面する非偏向液滴３００の点の外側は、入口平面の、湾曲３３０によって囲まれた表面を定義する。従って、この湾曲３３０は、実際の非偏向ジェットがガーターに入ることができる表面を定める。
【００７８】
さらに、定義によって、静電センサは単に、帯電した液滴を検出することができる。従って、検出ゾーンは、図３Ｅで湾曲３４０によって囲まれた表面である。非偏向ジェットが許容可能な制限された状態全体をトラバースするとき、この湾曲３４０は、入口平面を通過するテスト液滴３１０の軌跡の点を接続する。
【００７９】
また、本発明のセンサは、固有のサイズのために、ガーターの入口平面４１１のレベルで物理的に配置されることができない。従って、荷電電極４とガーター２０との間に配置された、好ましくはガーターにより近い、中間平面のレベルで位置付けられる。
【００８０】
具体的には、図４で明らかなように、本発明は、スペース４００において、実際の軌跡は、起点４０１が吐出ノズルに近接し、回転軸４０２が非偏向ジェットの標準軌跡に対応し、ガーター２０の入口位置で（軸４０２に垂直な）横断最大セクション４１０が図３Ｅの湾曲３３０によって囲まれる、実質的に円錐状であるか否かを決定するのに、非偏向ジェットの二次元指向性モニタリングを実行することを提案する。
【００８１】
実際の問題として、これは、（前述した）円錐状スペース４００と、ジェットの標準軌跡４０２に垂直で（入口平面４１１に平行な）平らな平面４２１との交差によって囲まれる表面４２０を、テスト液滴３１０が通過することを検出することを意味する。この表面４２０は、平面４２１への表面４１０の中心投影（conical projection）である。従って、本発明の静電センサはこの平面４２１に配置される。
【００８２】
図５は、壁５３０（点線）によって囲まれたガーター２０の入口と、検出表面４２０を画定する湾曲５１０における投影された湾曲３４０との、平面４２１における中心投影を表す。この投影５１０において、ハッチ部５００は、テスト液滴３１０の通過によりアラームを始動しなければならないゾーンを表す。このゾーンは、表面４２０で実質的に湾曲５１０に平行な内側境界から、その値を超えると非印刷液滴がガーターに接触することなくガーターのサイドを確実に通る安全値をプラスしたガーターの投射の外側エッジにまで少なくとも伸びる。検出ゾーンの中心部５０１（クラウン５００の内側）において通過するテスト液滴３１０は、アラームを始動させない。従って、内部ゾーン５０１は、非偏向ジェットの軌跡をオフセットするために、安全な又は許容平面を画定する。テスト液滴３１０がクラウン５００の外側５２０を通過する場合、液滴が回収ガーター２０に入らない。そして、本発明のデバイスによって検出されない軌跡のオフセットの状態は、他の相補的デバイスによって検出され得る。この相補的検出デバイスは、例えば、回収ガーターの入口のすぐ後にインクの戻り回路を循環しているインク管の抵抗分析用のデバイスであってもよい。
【００８３】
本発明の検出デバイスは、例えば、図６Ａの縦断面図に示されるように構成されて配置された単一静電センサの原理に基づいている。静電センサの上部で、静電センサは、導電性材料で作られた、アースに接続されて電気シールドを作る部分によって分離された感受性ゾーン６１２と、シールドゾーン６１０と、電気絶縁材料で形成された部分による絶縁ゾーン６１１とで構成される。この３つのゾーン６１０，６１１，６１２は、連続する平らな表面で定められる。センサの平らな表面６１０，６１１，６１２は、近接し、かつ、液滴６００の軌跡６０１に平行な平面に配置される。ジェットの進行方向に対して感受性ゾーン６１２の上流エッジ７０１と下流エッジ７０２は、偏向しないジェットの標準軌跡に実質的に垂直である。
【００８４】
センサの近くで電気的に帯電した液滴６００が通過する際、センサ上でユニット表面ごとに電荷量の変化を引き起こす。この電荷の変化は、配置方向における帯電した液滴の相対的位置の関数として、カーブ６２０で示される（図６Ｂ）。
【００８５】
電荷のカーブ６２０の導関数である、センサと接地との間で流れる電流は、入口ピーク６３１及び出口ピーク６３２を有し、その２つのピークの極性が反対である、代表的なカーブ６３０の信号を送る。
【００８６】
信号の大きさとレベルは複数の要因、とりわけ、液滴の電荷レベル、液滴とセンサとの間の距離、液滴速度、絶縁ゾーンの幅、液滴の静電的影響領域に感受性ゾーンの表面が存在することによって決まる。図６Aに示される静電的影響領域６０２は、液滴の電荷によって著しく影響される、液滴を囲む電界が及ぶ範囲を表す。
【００８７】
他のパラメータが固定されるので、入口ピーク又は出口ピークのレベルの絶対値は液滴ごとに埋め込み電荷量を表す。ジェットの開始時点で精確に同期された帯電フェーズに対して、ピークの絶対値におけるレベルは最大である。しかしながら、大きさは、センサの使用状態と、アプリケーション（インク、ジェット速度、液滴振動数、テスト液滴３１０のシーケンス、…）の特性とによって決まる。
【００８８】
センサの感受性ゾーン６１２の有効長Ｌｅｆｆを知ることは、入口ピークの極値点と出口ピークの極値点との間の経過時間Ｔｖｏｌを決定することによって、センサの前の液滴の平均通過速度Vgを、関係式Ｖｇ = Ｌｅｆｆ ／ Ｔｖｏｌで与える。有効長は、本発明の範囲内では、一方が感受性ゾーン６１２の上流エッジ７０１に隣接して、他方が感受性ゾーン６１２の下流エッジ７０２に隣接して位置する、２つの絶縁ゾーン６１１の中央部の間の実質的な長さとして定義される。
【００８９】
図７は、好ましい幾何学的形状と好ましい配置を有する、本発明の静電センサの好ましい実施形態を示す。センサの連続する平らな表面７５０は、印刷されない液滴の前で、ガーター２０の入口の上流に配置される。より正確に言えば、表面７５０は、非偏向ジェットの標準軌跡４０２に平行に配置され、非偏向ジェットの指向性がモニタリングされる。非偏向ジェットの標準軌跡は、センサの表面７５０の平面に、直線Ｈで垂直に投射される。
【００９０】
センサの連続する平らな表面７５０は、３つの特徴のあるゾーンによって構成される。感受性ゾーン７００は、絶縁ゾーン７２０によって、周囲のシールドゾーン７１０と分離される。
【００９１】
感受性ゾーン７００は、図７で直線の４つのエッジ、２つの縦エッジ７０３，７０４によって接続される上流エッジ７０１及び下流エッジ７０２によって定められる。図７に示されるように、感受性ゾーンは、台形の幾何学的形状を有する。感受性ゾーン７００は、図示されない電流増幅器に接続され、そして、電荷の流れによって発生する信号を、同様に図示されない、処理する一連の信号に送る。
【００９２】
シールドゾーン７１０は、導電性があり、接地に接続される。シールドゾーン７１０は、感受性ゾーン７００全体の周囲にわたってマージンによって拡張された感受性表面７００を含む、確保部分（reserved-out part）を除き、センサの全面に広がる。
【００９３】
絶縁ゾーン７２０は、明細書で既に内容が明らかにされた、問題のマージンに相当する。感受性表面の各エッジに関して、絶縁ゾーン部分の幅は、異ならせることができ、さらに各エッジに従って変化可能にすることもできる。
【００９４】
センサの配置は、上流エッジ７０１及び下流エッジ７０２が非偏向ジェットの液滴４０２の標準軌跡に実質的に垂直であるということである。
【００９５】
非偏向ジェットの標準軌跡４０２の、標準軌跡４０２に垂直な、センサの平らな表面７５０への投射である直線Ｈは、直線Ｈの両サイドに、上流エッジを２つのセグメント７０５，７０６に、そして、下流エッジを２つのセグメント７０７，７０８に分離する。図示するように、静電センサは、直線Ｈに対して対称である。
【００９６】
直線Ｈに対して同じサイドに位置付けられる、上流セグメントと下流セグメント（一方の７０５と７０７、又は、他方の７０６と７０８）は、長さにおいて異なる。一方で、Ｈについて同じサイドでは、長さの短いセグメントは、考慮されたＨのサイド方向に、Ｘ軸に沿ってジェットの軌跡オフセットの最大許容大きさ以下であり、他方で、長い長さのセグメントは、同じ最大許容大きさより実質的に大きい。
【００９７】
図７で示された好ましい実施形態では、Ｈの両サイドの短いセグメント（長いセグメント）が、同じエッジで、下流エッジ７０２（上流エッジ７０１）を構成する。
【００９８】
図７に示された好ましい実施形態の、明細書の上記で記載された制約のアプリケーションは、ガーターの直径より小さな下流エッジの長さと、ガーターの直径よりも大きな上流エッジの長さを定義し、その長さの差は少なくとも液滴の直径の２倍に等しい。
【００９９】
好ましくは、ガーター２０の内径の約２／３に等しい下流エッジ７０２の長さが選択される。本ケースにおいて、このガーターの内径は液滴の直径の１０倍よりも大きい。
【０１００】
好ましくは、ガーター２０の内径の約４／３に等しい上流エッジ７０１の長さが選択される。上流エッジ及び下流エッジに対して絶縁ゾーンは、液滴の直径の３．５倍とほぼ同程度の一定幅のストリップである。
【０１０１】
縦エッジ７０３，７０４に対して絶縁ゾーンは、液滴の直径の約２倍に等しい一定幅のストリップであることが好ましい。この幅は、上流エッジ及び下流エッジに対して絶縁ゾーンの幅より小さい。
【０１０２】
感受性ゾーン７００の高さは、プリンタの動作状況、特に、液滴サイズ、液滴振動数、及びジェット速度によって調整される。プリンタの動作状況の他のパラメータの値を考慮すると、この高さはジェットにおける液滴間の距離の約１５倍の好ましい値を有する。
【０１０３】
非偏向ジェットの標準軌跡と、感受性ゾーン７００、絶縁ゾーン７１０及びシールドゾーン７２０によって定められるセンサの平らな表面との間の距離が、センサを汚染する危険があるジェットの不安定さに対する最大許容値を可能な限り生じさせることができる。ここでは、感受性ゾーンの高さの１／６に実質的に等しい。
【０１０４】
明細書で上述したように、好ましい実施形態では、テスト液滴３１０は、印刷向けの液滴の極性と逆の極性で帯電させられ、そして、最低限の電荷値で、測定可能でありながら、最小限の偏向を引き起こす。
【０１０５】
ガーター２０に対してセンサの相対的上流位置と、液滴の直径の約２倍よりも大きい、最小非偏向液滴とガーターの外側エッジの間の距離ｄを考慮すると、センサのレベルで、テスト液滴３１０は、図４のテストセクション４２０と実質的に同一形状の表面を保たなければならない。
【０１０６】
１５０μｍオーダーの平均液滴直径に対して、図７に示された静電センサ及び静電センサの下流で近くに配置された回収ガーター２０のそれぞれに対して次の値がある。：
−ガーター２０の内径 ≒ １．５ｍｍ、
−下流エッジ７０２の長さ ≒ １ｍｍ、
−上流エッジ７０１の長さ ≒ ２ｍｍ、
−上流エッジ及び下流エッジに対する絶縁ゾーンの高さ ≒ ５００μｍ、
−縦エッジに対する絶縁ゾーンの幅 ≒ ３００μｍ、
−感受性ゾーン７００の高さ ≒ ４．８ｍｍ、
−平らな表面７００，７１０，７２０と、液滴の標準軌跡の軸との間の距離 ≒ ８００μｍ、
−軸Ｙに沿ったテスト液滴３１０の偏向 ≒ −１００μｍ、
−センサの平らな表面の、軸の、テスト液滴３１０の軌跡間の距離 ≒ ７００μｍ、
−Ｙ軸上のセンサから４００〜１３００μｍで、Ｘ軸上の＋／−６００μｍに配置される、テストセクション４２０の距離。
【０１０７】
以下、液滴軌跡の指向性検出デバイスの動作を説明する。
【０１０８】
センサから測定される信号に加えられる処理は、Ｘ軸に沿って（センサに平行に）ジェット軌跡のオフセットの評価をする場合と、Ｙ軸に沿って（センサに垂直に）評価する場合とでは異なり、引き続いて説明される。
【０１０９】
（センサに平行なＸ軸に沿ったジェットの軌跡のオフセットの評価）
図８Ａ〜図８Ｃは、（良好な同期フェーズで）正しく帯電した液滴が、それぞれ、ゼロ、他の表現で中央（Ｘ＝０）、一定の検出限界（Ｘ＝＋６００μｍ）、及び一定の限界を超えて（Ｘ＝９００μｍ）、Ｘ軸に沿って所定のオフセットを有する、３つのジェットの特徴的な軌跡に対してセンサの前を通過するときの、処理後に得られた時間信号を示す。残りの説明の中で、図８Ａ〜図８Ｃに表されたカーブの縦座標のスケールは同一ではなく、縦軸に用いられる単位は直流の単位ではないが、信号処理後のセンサに流れる電流の大きさを代表するということに留意されるべきである。さらに、図７に示された実施形態のセンサの幾何学的形状及び配置のために、直線Ｈは、センサの平らな表面の対称軸である。従って、図８Ａ〜図８Ｃに示された信号は、直線Ｈに対して対称なジェット軌跡のオフセットに関して同一である。
【０１１０】
図８Ａ〜図８Ｃの実施例において、テスト液滴３１０の軌跡は、センサに実質的に平行な平面にある。テスト液滴３１０（Ｙ軸に沿って−１００μｍ）によって受ける偏向値を整理するために、テスト液滴３１０が軌跡を有する平面はＹ軸に沿ってガーターの中央から−１００μｍに位置付けされる。
【０１１１】
図８Ａは、ゼロ・オフセット、又は他の表現でテスト液滴３１０の入口位置を示す。従って、テスト液滴はセンサの対称平面を保っている。処理後に得られた信号に関して、入口ピークと出口ピークのレベルは、同じオーダーの絶対値ＰｅとＰｓを有する。しかしながら、出口ピークのレベルは、入口ピークのレベルよりもわずかに低い（値１４６に対して値１１０）。これは、帯電した液滴の静電的影響領域に対して感受性ゾーンの相対的表面が減少するためである。他の表現で、上流から下流に進む液滴が多くなると、感受性ゾーンの台形形状のために感受性ゾーンによって検出される表面ゾーンの影響が小さくなり、入口ピークＰｅと出口ピークＰｓとの間のレベルの自然減少をもたらす。
【０１１２】
図８Ｂは、Ｈの右の検出限界で（又は＋６００μｍ）、テスト液滴３１０の軌跡オフセットを表す。上流エッジ７０５からＸ軸に沿って外側端部がさらに軌跡オフセットから離れるゾーンに垂直に液滴が通過すると、センサの電界の入口状態は図８Ａの場合に対して少し変化した。従って、入口ピークＰｅのレベルは、図８Ａの入口ピークのレベルと同じオーダーである。（比率が１４６−１３５／１３５に等しい）８％オーダーのわずかな減衰がある。さらに、これは、帯電した液滴の静電的影響領域に対して感受性ゾーンの関連する表面の減少のためである。逆に、出口ピークＰｓのレベルは、図８Ａの出口ピークＰｓのレベルで明らかに減衰した。この減衰は、（比率が１１０−７４／１１０に等しい）３３％オーダーである。液滴は、下流エッジ７０２に垂直なエッジの水平限界のレベル（７０２の位置で図８Ｂの点線参照）で、従って水平絶縁ストリップ７２０の反対側に通過するという事実による。従って、感受性表面で引き起こされる電荷は大幅に減少する。
【０１１３】
図８Ｃは、Ｈの右側の検出限界（又は＋９００μｍ）で、テスト液滴３１０の軌跡オフセットを表す。テスト液滴３１０が上流エッジ７０１の水平限界に垂直な感受性ゾーンに面するとき、テスト液滴３１０は図８Ａ及び図８Ｂのレベルに対してレベルが減衰した入口ピークＰｅを与える。しかし、そのオーダーの大きさは、図８Ａの入口ピークのレベルと比較可能なレベルである（２５％減少）。下流エッジ７０２のレベルで、テスト液滴３１０は、絶縁水平ストリップ７２０を越えて、シールドゾーン７１０に垂直に通過する。出口ピークＰｓは大幅に減衰する。そのレベルは、図８Ａの出口ピークのレベルで相対的に６１％まで減少される。当然、液滴が下流エッジ７０２に面するとき、液滴は下流エッジ７０２に十分に近いままで、図８Ａ及び図８Ｂの、非常に低レベルのオフセットが起きる場合、実質的に同じ時点で位置する出口ピークＰｓを生じることができる。図８Ｃで示されるオフセットの場合は実質的に、信号の信頼性の高い利用の限界に相当する。
【０１１４】
図８Ｃのオフセットよりも大きなオフセット（９００μｍを超える）に対して、入口ピークは大幅に減衰し、また出口ピークは存在しなくなり、不正確に信号に位置付けられることに留意されたい。
【０１１５】
従って、テスト液滴３１０が近くを通過すると、センサに流れる電流の代表的な信号から抽出される、入口ピークＰｅのレベルと出口ピークＰｓのレベルとの間の差異の関数によって、センサに平行に配置されるジェットのＸ軸に沿った横方向オフセットを評価できる。すなわち、許容できず、ジェットの過剰なオフセットを信号で伝えるアラームを始動する決定は、この関数によって提供される値についてのテスト結果である。
【０１１６】
好ましい実施形態の関数は入口ピークＰｅのレベルと出口ピークＰｓのレベルの絶対値の比率Ｐｅ／Ｐｓであり、テストは、得られた値が１つの所定の閾値Ｒよりも大きいことを確認することからなる。センサの感受性ゾーンの形状が液滴の配置方向を判別する構成において、入口ピークＰｅのレベルと出口ピークＰｓのレベルの関数値は、それぞれ直線Ｈの右側と左側への軌跡オフセットの例示に相当する、２つの所定の閾値と比較され得る。
【０１１７】
図８Ｄは、Ｘ軸に沿った横方向オフセットのジェット軌跡の比率Ｐｅ／Ｐｓの絶対値（｜Ｐｅ／Ｐｓ｜）の代表的カーブを示す。テスト液滴３１０に関する軌跡はすべてＹ軸に沿って−１００μｍの距離によるオフセットである。比率Ｐｅ／Ｐｓは、ジェットが標準軌跡から離れて動きはじめると、実質的に一定で最大であり、そして、オフセットの大きさがセンサの感受性ゾーンの下流エッジ７０２に接近すると、実質的に線形な減少を引き起こすことに留意されたい。従って、０．５５のオーダーの所定の値Ｒに対して、Ｘ軸に沿った検出ゾーンは、所望の＋／−６００μｍのゾーンに相当する。発明者らによって行われた検証は、Ｙ軸に沿ってジェットの軌跡のオフセットが検出限界内で変化するとき、明細書で上述した入口ピーク及び出口ピークの相対的な動きは実質的に同一のままであることを示す。
【０１１８】
（センサに垂直なＹ軸に沿ったジェット軌跡のオフセットの評価）  
Ｙ軸に沿ったジェットのオフセットは、センサの平らな表面に対して、テスト液滴３１０の接近又は遠ざけることを引き起こす。Ｙ軸に沿ったジェットのオフセットの期待効果は、センサに流れる電流の体表的な信号の、入口ピーク及び出口ピークの大きさの変化である。
【０１１９】
Ｙ軸に沿ってジェットのこのオフセットがセンサの対称平面にありながら（Ｘ＝０）、このオフセットを考慮すると、テスト液滴３１０が互いにセンサから４００μｍ未満（又は、センサから７００μｍに置かれたテスト液滴の標準軌跡に対して−３００μｍ）に接近しない場合、そして、テスト液滴３１０が互いに１３００μｍ以上（標準軌跡に対して＋６００μｍ）離れて移動しない場合、テスト液滴３１０は許容安全ゾーンにある。標準軌跡は、図９Ａの垂直な点線で示される。
【０１２０】
図９Ａは、Ｙ軸に沿って軌跡のオフセットを考慮したときの、Ｐｅ及びＰｓの絶対レベルの代表的な実験カーブである。ここでも、カーブの縦座標「ピークのレベル」に用いられる単位は、直流の単位ではないが、ピークの頂点で信号処理後のセンサに流れる電流の大きさを代表する。入口ピークＰｅのレベル（基準値７００μｍに対して中心から外れた（デセンタリングした）代表的な電流の大きさ）は、−４００μｍによってデセンタリングした約＋３５０と、＋５００μｍによってデセンタリングした６４との間で変化するということがわかる。従って、このレベルは、Ｙ軸での過剰なデセンタリングアラームを発生するテストのための基準として役立つ。テストは、好ましい実施形態のＰｅに相当する最大ピークのレベルが最小値Ｎｍｉｎと最大値Ｎｍａｘの間であるということを実証することから構成される。
【０１２１】
図９Ａにおいて、以下の点に留意されたい。
−入口ピークのレベルＰｅと出口ピークのレベルＰｓの各々は、センサに対して軌跡の距離の関数として徐々に減少する。
−入口ピークのレベルＰｅと出口ピークのレベルＰｓの間の距離は、ほぼ一定である。
【０１２２】
ジェットがＸ軸で中心に置かれると、図９Ｂのカーブで示された計算された比率Ｐｓ／Ｐｅは、Ｙ軸で−４００μｍのオフセットに対して０．９から、同じＹ軸で＋５００μｍのオフセットに対して０．５６まで通過する。
【０１２３】
（ジェット軌跡の（許容されない）過剰な双方向のオフセットの検出）
上記で説明したように、所定の安全表面５０１でジェットのオフセットの評価は、参照軌跡を定義するテスト液滴３１０に対して、上述の本発明の検出デバイス由来の信号の入口ピーク及び出口ピークのレベルの評価から唯一成し得る。
【０１２４】
従って、入口ピークのレベルは、センサの平らな表面とテスト液滴３１０の軌跡との間の距離を示し、この距離に対して、比率Ｐｓ／Ｐｅはテスト液滴３１０の軌跡の水平オフセットを示す。
【０１２５】
本発明によれば、アラーム・プロシージャーはまた、ジェットのオフセットの評価から確立することができる。このアラーム・プロシージャーは、２つの状態の間で形成されるバイナリー出力に導かれなければならない。
−テスト液滴３１０は連続インクジェット由来の液滴がガーターの壁と接触しないことを保証するゾーンに局在する。
−又は、テスト液滴３１０は、液滴とガーターの間での接触のリスクが存在する相補的ゾーン（このゾーンは図５で５００と参照されたゾーンである）に局在する。この状態は、その状態によりアラームが始動されるということである。
【０１２６】
好ましくは、ベスト帯電フェーズが使用されるという保証が最適信号にもたらされた後、アラーム・プロシージャーは開始される。実際に、連続インクジェットの開始に対して弱い荷電同期は、異常で安定しないピークレベルに導かれ得、テストやアラームに使用できない。
【０１２７】
ジェットが許容安全ゾーンの限界に接近するとき、アラームを始動させるプロシージャーのステップは、次のとおりである。
１−テスト液滴３１０のシーケンスの発射；
２−テスト液滴３１０が静電センサの前を通過するとき、検出デバイスで発生する電流の代表的な信号の構成（elaboration）；
３−信号に存在する入口ピークのレベルＰｅ及び出口ピークのレベルＰｓの評価と、比率Ｐｓ／Ｐｅの絶対値（｜Ｐｓ／Ｐｅ｜）の計算
４−（Ｐｅ又はＰｓの）ピークＰの高レベルと、所定の値Ｎｍｉｎ及び所定の値Ｎｍａｘとの比較：Ｐ＞Ｎｍａｘ又はＰ＜Ｎｍｉｎである場合、アラームが鳴らされ、プロシージャーが放棄される。高いピークは、図７のセンサ及び配置の、入口ピークＰｅである；
５−それ以外に（Ｎｍｉｎ＞Ｐ＞Ｎｍａｘ）、ピークＰのレベルの関数として、（記憶テーブル又は計算関数から）所定の値Ｒの選択；
６−比率｜Ｐｓ／Ｐｅ｜と値Ｒとの間の比較：｜Ｐｓ／Ｐｅ｜＜Ｒである場合、アラームが始動され、プロシージャーが放棄される；
７−それ以外に、プロシージャーは終了する。従って、このステップ７／において、ジェットの軌跡は許容できると判断される。
【０１２８】
（ジェットの液滴の速度を検出し、測定するフェーズ）
図７に表される同じ検出デバイスで、液滴のベスト帯電フェーズを探し、そして、液滴の速度を測定することができる。実際に、異なるフェーズで帯電したテスト液滴３１０の発射後に得られる信号において、最高ピークレベルは荷電の品質を表す。一方、入口ピークの極値と出口ピークの極値の間で経過した時間は、センサの反対側を通過する液滴によってかかった時間である。従って、感受性ゾーンの有効長を知ることにより、センサの前を通過するテスト液滴３１０の速度を計算することができる。達成された実験的測定は、安全ゾーンの内側でジェットの傾向がどのようでも、入口ピーク及び出口ピークの特徴的品質（ピークのレベル、局在確認の精確さ）がフェーズを探索すること及びジェットの速度の測定に対して十分であり続けるということを示す。
【０１２９】
従って、本発明のおかげで、フェーズ探索、速度測定、及びジェットの実位置の評価の組合せを、同じテストシーケンスで実行できる。この利点は、上述の静電センサ及び信号処理手段を装備する本発明のプリンタの測定を制御するために割り当てられた時間を低減するということである。この制御時間の間、プリンタの正常動作、すなわち、印刷物の製造が中断されるので、この点はすべて非常に重要である。説明した以外に、本発明のステップを実行するために費やされる制御時間の低減において、プリンタの利用性が増加する。
【０１３０】
連続ジェットプリンタにおける本発明の静電センサの有利な配置が、図１１Ａ及び図１１Ｂに示される。
【０１３１】
従来技術では、荷電電極とガーターとの間にセンサを物理的に入れることが不可欠なので、プリントヘッド中の静電センサの実装は、プリントヘッドにおいて液滴の飛行経路の長さを増加することが必要であった。従来技術のセンサの嵩高性は、感受性コアの周りのシールドを加える必要性によって増加した。例えば、特許文献３は，感受性ゾーンがスロットの底部に配置されるＵ字状の静電センサを説明する。このＵ字状の静電センサの外側は、完全にシールドされ、ヘッドに広がる静電環境に対して有効保護を可能にする。同様に、静電環境に直接曝された平らなセンサに対して、従来技術は、センサの平らな表面と加えられるシールド表面との間を通過するジェット軌跡を有するセンサの機能的表面に対して、シールド表面を加えることを提案する。例えば、このような構成は、商標「Serie Imaje Serie 9020」で流通するプリンタヘッドの構成である。
【０１３２】
しかし、液滴の飛行経路の長さの増加は、プリンタ性能の悪化、特に、印刷された液滴の位置の不正確さをもたらすので好ましくない。
【０１３３】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示されたプリンタヘッドは、本発明の静電センサ７５０の加えられた実装を有する、特許文献１で開示されたプリントヘッドである。
【０１３４】
図１１Ａは、液滴発生器１と、荷電電極４と、０Ｖを保つ偏向プレート２と、高電圧偏向電極３（偏向プレートとも呼ばれる）とを備えるプリンタヘッド・プラテンの正面図を示す。これら２つの偏向プレート２，３は湾曲し、実質的に平行で、互いに近接し、偏向効率を増加する。この構成は、プレート２にスロット１６の開口を要求し、非偏向の、又はわずかに偏向した液滴を通過させる。図１１Ｂは、観察方向Ｔから見た、透明性の透明プレート３及び半透明性のプレート２を有する側面図である。センサ７５０は以下のように、
−ガーター２０の上で、測定精度を最大化するためにできる限りノズルから離れるが、さらに、ガーターからの跳ね返りによって生じる汚染のリスクを最小化するためにガーター入口から十分な距離で；
−センサの平らな表面７５０が液滴の偏向平面に垂直であり；
−０Ｖで保たれる偏向プレートの背後で、かつ、偏向プレートに非常に近い距離で、配置される。従って、上述したように、付加的なシールド機能を加えることなく、偏向電極は、センサ表面に対して有効シールドの役割を果たす。
【０１３５】
ガーターは有利に、偏向プレートの下端部よりも上流に配置される。センサ及びガーターのケーシングは機械的に、より容易に相互に位置決めするためにリンクされることができ、そして、（組み立ての間、調整することなく）検出ゾーンの仕様を構造物によって定義する。
【０１３６】
従って、図１１Ａ及び図１１Ｂのように、ヘッドにおけるセンサの実装は、液滴の飛行経路の長さを増加せず、プリンタの性能を変更することなくジェットの方向性においてドリフトのモニタリング機能をプリンタに加える。さらに、メンテナンスに対するガーター及びセンサへの接近性は最適である。
【０１３７】
説明した発明は特に、（有利に、回収ガーターに近い）所定位置で標準軌跡に対して、帯電した液滴の軌跡の実際に双方向にシフトした位置の、正確なリアルタイムでの評価により、液滴の軌跡の指向性検出を改善する。
【０１３８】
従来技術のインクジェットプリンタに対して、本発明の連続インクジェットプリンタの利点は、次のとおりである。
−プリンタヘッドの液滴発生器のジェットのインク液滴の軌跡の双方向のシフトを正確に評価すること；
−モニタリングされる液滴の軌跡により、所定のセンサ位置の近くを通過する液滴が限界に接近する場合、又は安全ゾーンから出る、特に、回収ガーターの入口から出る場合、アラームを始動すること；
−ガーターのフローセンサからの情報の補完として要求される場合（十分に安全なマージンを有するガーターによって捕捉される液滴、又は、ガーターのエッジにぶつかる液滴に対する重大なリスクが検出される）、連続ジェットプリンタのユーザに、非印刷の液滴の回収の信頼性の高い情報を提供すること；
−ベストな帯電フェーズの同期を探索し、液滴速度を測定すること。
【０１３９】
さらに、発明を実施することは、ヘッドの複雑さもその嵩も増加しない。プリンタヘッドで流れる液滴の飛行時間は、本発明の検出によって変更されない。従って、印刷性能は維持される。センサの配置は、プリンタヘッドの接近性を悪化しない。従って、メンテナンスに対して最適なままである。湾曲した偏向電極を有するプリンタヘッドにおける本発明のセンサの統合は、偏向した液滴の通過を乱すことなく静電摂動に対してセンサの有効シールドを作り出す。
【０１４０】
他の改善点は、同様に本発明の範囲から逸脱することなく行われ得る。
【０１４１】
特に、詳細な説明において、検出された指向性の軌跡が、回収ガーターの中央にその指向性の軌跡を導く非偏向のインク液滴の軌跡である場合、本発明はまた、任意に偏向され、必ずしも回収ガーターに向けられない標準軌跡の周りの液滴の軌跡の指向性をモニタリングすることに利用され得る。
【０１４２】
また、本発明の検出された帯電した液滴の極性は、偏向して印刷された液滴の極性に一致し、又は代わりに反対の値をとることも可能である。
【０１４３】
正確に上述された静電センサは、感受性ゾーン及び絶縁ゾーンが平らな表面で台形形状を有するセンサである。検出は、感受性ゾーンによって定められる平らな表面の形状と、例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂの正面図に示された形状の、絶縁ストリップの形状とを適合することによって調整され得る。この図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、静電センサは対称である感受性ゾーン８００又は９００を有し、絶縁ゾーン８２０又は９２０は実質的に相似な形状を定義する感受性ゾーンを囲み、シールドゾーン８１０，９１０は対称ではない絶縁ゾーンを囲む。図１０Ａの感受性ゾーン８００の形状は、互いに重畳した２つの矩形によって定められる。図１０Ｂの感受性ゾーン９００の形状は、本発明の検出において上流エッジ及び下流エッジを構成する２つのエッジ９０１及び９０２によって定められる。この２つの上流エッジ及び下流エッジ９０１，９０２は、湾曲したプロファイルの水平エッジ９０３，９０４によって互いに接続される。
【図１】
2013500178.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４−５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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