Brevet FR2025686A1 — publié le 19700911

La présente invention se rapporte à la charge sélective et à la commande sélective de gouttelettes d'un filet ou de filets de liquide. I1 a été reconnu qu'un liquide distribué suivant un filet fin à travers un petit orifice, d'un diamètre de 25 à 75 microns par exemple, se divise en gouttelettes suivant une répartition ré gulière et cette action peut être amplifiée et régularisée par une stimulation appropriée à une fréquence souhaitée. Lorsque les gouttelettes se détachent, elles sont sélectivement chargées électrostatiquement, puis elles peuvent traverser un champ de déviation dans lequel les gouttelettes chargées et les gouttelettes non chargées suivent des trajectoires différentes. Les tensions de commutation appliquéés aux électrodes de charge de gouttelettes sont relativement basses, à savoir de l'ordre de 90 volts au moins, tandis que la tension appliquée entre les électrodes de déviation peut être de plusieurs kilovolts. I1 a été observé que le champ de déviation peut induire des charges dans le filet de liquide et aboutir à une fausse commutation, en particulier lorsque les éléments sont construits à une échelle réduite et sont séparés par quelques microns seulement comme,par exempld,dans des réseaux de nombreux générateurs de gouttelettes tres rapprochés. Conformément à l'invention, une électrode de garde est interposée entre l'électrode de charge et les électrodes de déviation, en isolant ainsi le filet de fluide du champ de déviation et évitant des charges induites parasites signalées précédemment. De préférence, l'électrode de garde est au potentiel de la masse, bien qu'on puisse choisir une autre tension de polarisation, si on le souhaite, pour une combinaison donnée de conditions. L'invention a pour but la réduction au minimum des charges électrostatiques parasites développées à l'extrémité du filet de fluide par l'utilisation d'une telle électrode de garde. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront dans la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin La figure I est un schéma d'ensemble d'un générateur de gouttelettes typique. La figure 2 est un schéma d'une variante du générateur de gouttelettes ; et La figure 3 est une vue en perspective schématique du système représenté par la figure 2. En référence à la figure 1, du liquide d'alimentation provenant d'une source de liquide appropriée T et d'un moyen de pompage P est dirigé le long d'un tuyau 10 vers un orifice 12 dont il sort sous la forme d'un mince filet 14. De préférence, un moyen stimulateur, tel qu'un vibrateur, produit une perturbation régulière du filet, assurant qu'il se divise en des gouttelettes 16 séparées, espacées, d'une dimension régulière et de forme régulière. Au point où la séparation des gouttelettes se produit, le filet est entouré par une électrode de charge en forme dfanneau 18. L'électrode de charge doit se trouver par rapport à l'orifice au point où le filet continu de liquide provenant de l'orifice se divise en.goutte- lettes. Il a été observé que si l'anneau 18 est. situé trop loin de ce point, il y a une perte d'efficacité de la charge. Dans des modes d'exécution appropriés construits et ayant été soumis avec succès à des essais, un orifice de l'ordre de 38 microns était utilisé, le débit d'écoulement était de l'ordre de 1,9 litre/minute et la fréquence de stimulation était de l'ordre de 50 kilocycles par seconde. L'électrode de charge annulaire avait un diamètre intérieur de 1 mm et était située à 6,3 mm sous l'orifice. Ces valeurs ne sont pas limitatives et illustrent simplement un exemple d'un mode d'exécution approprié. Par l'application d'une tension de charge, les gouttelettes séparées peuvent être chargées électrostatiquement. Une paire d'électrodes de déviation 20 se trouve en aval, le long des trajets des gouttelettes et une tension appropriée, par exemple de 1 kilovolt, est appliquée entre ces électrodes pour produire un champ de déviation. les gouttelettes chargées traversant ce champ sont déviées tandis que les gouttelettes non chargées suivent leur trajectoire initiale. Cette possibilité de commutation peut être utilisée d'une maniere quelconque parmi deux manières.On peut considérer que le trajet des gouttelettes non chargées est la trajectoire normale, et ces gouttelettes peuvent arriver-sur une surface collectrice 22 appropriée tandis que les gouttelettes chargées sont interceptées par un élément d'interception 23 approprié, ou bien inversement, on peut considérer que le trajet des gouttelettes chargées déviées est la trajectoire normale, l'élément d'interception étant utilisé pour intercepter les gouttelettes non chargées. Dans l'un ou l'autre cas, les gouttelettes qui suivent la trajectoire considérée comme normale peuvent être déposées sur la surface collectrice suivant un réseau régulier. Des arrangement appropriés pour commander le positionnement des gouttelettes dans l'espace ou sur des surfaces de réception sont décrits dans les demandes de brevet suivantes, à savoir : la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique No 768.766 du 18 Octobre 1968 déposée par R.P. TABOR la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 768.790 du 18 Octobre 1968 déposée par R.P. TAYLQR, R.VAN BRIMER et F. CEXP la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 768.800 du 18 Octobre 1968 déposée par R.P. IAYBOR , et la demande de-brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 768.763 du 18 Octobre 1968 déposée par R. VÂNRRINER et F. CULS. La commande du montage de commutation est assurée, la présence d'une information numérique d'entrée sur le conducteur 24 aboutissant au premier étage de l'amplificateur qui commande le potentiel de l'anneau de charge 18. De préférence, cette information est transmise à une fréquence qui correspond à la fréquence de stimulation, pour assurer une corrélation entre l'information de commutation et le rythme de productioh des gouttelettes, et lorsqu'on souhaite placer les gouttelettes avec précision sur une surface de réception. te mouvement relatif entre la trajectoire de gouttelettes à déposer et l'élément récepteur ou collecteur 22 peut être commandé pareillement par des organes de traitement appropriés, tels que ceux qui sont expliqués dans les demandes de brevet précitées. Il a été découvert que le champ produit par les électrodes de déviation, en particulier dans des structures dans lesquelles les éléments sont tous relativement petits et très rapprochés, peut tendre à induire des charges dans le bout du filet 14 et produire ainsi une fausse commutation. Pour éviter cette situation et assurer ainsi une commande de charge exacte par l'entrée de commutation, une électrode de garde 25, sous forme d'un anneau électriquement conducteur approprié, est placée autour du trajet des gouttelettes entre l'anneau de charge 18 et les électrodes de déviation 20. De préférence, l'électrode de garde est au potentiel de la masse, mais en tout cas elle est reliée à une source de tension de polarisation appropriée de telle manière qu'elle empêche la formation sur le bout du filet de charges parasites. Les figures 2 et 3 illustrent l'adaptation de l'invention à un agencement de générateurs de gouttelettes dont le faible espacement rend souhaitable la réduction au minimum du nombre et des dimensions des éléments. Ainsi qu'il est représenté plus particulièrement sur la figure 3, il est prévu un agencement de générateurs de gouttelettes très rapprochés pour projeter des filets parallèles de gouttelettes. il est bien entendu que de tels agencements supplémentaires peuvent être prévus de telle manière que les trajets des gouttelettes tracent des lignes adjacentes sur la bande en vue d'un recouvrement plus complet. De telles structures sont représentées et décrites dans-la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 768.790 précitée. Du liquide est envoyé par une pompe dans la chambre 30 à l'intérieur d'un collecteur supérieur 31 en forme de rampe et traverse une série d'orifices 32 formés dans une plaque 33 à orifices fixée sous la chambre. Chacun des filets de liquide résultants 34 se divise en gouttelettes, et un moyen de stimulation, qui se présente sous la forme d'un vibrateur 35, provoque laRormation des gouttelettes à une fréquence qui est commune à tous les filets, ces gouttelettes ayant essentiellement la même dimension. Sous-la plaque à orifices se trouve un ensemble de charge qui se présente sous la forme d'une plaque 37 percée de trous, dans lesquels des électrodes de charge 38 annulaires sont montées, chacune de ces électrodes annulaires étant reliée par un conducteur 39 séparé à une connexion séparée d'un ensemble de connexions 40 disposé à une extrémité de la plaque 37. Cet ensemble est formé commodément par des techniques de photogravures, telles que celles qui sont utilisées dans la fabrication de circuits imprimés, et les an neauz 38 s'étendent à travers le substrat de la plaque. Une isolation électrique appropriée (non représentée) est prévue entre les plaques 33 et 37 et se présente par exemple sous la forme d'un revêtement isolant de la plaque 37. Une plaque d'espacement 42, en une matière électriquement isolante, est fixée sous l'ensemble de charge et comporte, à ses extrémités, des emplacements de montage auxquels des connecteurs 44 pourvus de contacts correspondant respectivement aux différents conducteurs 39 doivent être montés. Ces connecteurs s'enfichent dans des réceptacles 45 qui sont reliés par des câbles 46 appropriés à un ensemble pilote 48 de commande et de commutation qui, lui-même, reçoit des signaux d'entrée représentant l'information à reproduire sur la bande mobile 50. Une plaque 51 à électrodes de garde est disposée sous la plaque d'espacement et sur'l'ensemble de déviation électrostatique qui comprend des barres de support isolantes 52, lesquelles portent des électrodes de déviation 54 entre lesquelles une tension importante est appliquée, ainsi qu'il est indiqué sur la figure 2. La plaque à électrodes de garde se présente de préférence sous forme d'une plaque isolante dont les trous reçoivent des anneaux interconnectés. Le moyen de garde pourrait aussi être une plaque métallique conductrice percée de trous convenablement situés. Les gouttelettes non chargées suivent des trajectoires rectilignes et se déposent sur la bande 50, qui est déplacée, de préférence à une vitesse constante liée à la fréquence de production des gouttelettes, de telle manière qu'une ligne continue de gouttelettes provoque le tracé d'une marque ou trace essentiellement continue le long de la bande. tes gouttelettes chargées suivent des trajectoires courbes par suite du champ de déviation et sont extraites du système par un ensemble intercepteur 55. L'ensemble intercepteur comprend un tube 56 relié à une pompe à vide 57 et une lame d'interception 58 s'étendant tout le long d'une fente longitudinale découpée dans le tube. Deux grilles ou éléments semblables percés de petits trous sont placés sur des côtés opposés de la lame 58, permettant l'aspiration dans le tube des gouttelettes de liquide qui ont été recueillies sur la lame. il est bien entendu que ensemble tout entier peut être reproduit en un certain nombre d'exemplaires (Figure 5), des ensembles identiques étant espacés le long de la bande et les générateurs de gouttelettes de-chaque ensemble étant arrangés de façon à euivre des traces entrelacées sur la bande pour recouvrir complètement la zone d'image souhaitée. Par suite du faible espacement des générateurs de gouttelettes et la structure générale compacte, il est souhaitable de réduire au minimum le nombre d'éléments et leurs dimensions. La fonction d'écran peut être obtenue par mise à la masse des différentes électrodes de charge 38 quand elles n'accomplissent pas la fonction de charge de gouttelettes. Ainsi, le transistor de commande de commutation 50 est normalement polarisé dans l'état conducteur, établissant une connexion à la masse de l'électrode de charge 38 associée. Quand un signal d'entrée est reçu par le conducteur 62, il est convenablement amplifié et appliqué à la base du transistor 60, en bloquant celui-ci. te potentiel de l'électrode de charge augmente rapidement et la ou les gouttelettes suivantes se détachant du filet de liquide sont chargées. Dès que le signal d'entrée s'arrête le transistor 60 est débloqué et met à la masse l'électrode de charge. La plaque 51 à électrodes de garde mises à la masse protège efficacement, à la manière d'un écran, l'extrémité du filet de liquide, et les gouttelettes qui se détachent, à l'intérieur de l'électrode de charge, contre -tout effet du champ de déviation. TI va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de recevoir diverses variantes sans sortir de son cadre. LéGENDE DES DESSINS Fig. 2 E Entrée Fig. 3 E Entrée- REVENDICATIONS 1. Dispositif de positionnement précis, dans l'espace et dans le temps, de gouttelettes de liquide produites périodiquement, comprenant un dispositif pour créer des gouttelettes de dimensions uniformes à partir d'un filet et les projeter à une fréquence prédéterminée le long d'une trajectoire prédéterminée, un dispositif placé à proximité du point où les gouttelettes se détachent du filet et destiné à appliquer sélectivement une charge électrostatique à certaines gouttelettes, un dispositif créant un champ de déviation le long de la trajectoire des gouttelettes en aval du dispositif appliquant une charge à certaines d'entre elles, une commande du dispositif d'application de charges de'façon à ne charger que des gouttelettes séparées choisies, et un organe d'interception pour recueillir les gouttelettes écartées de ladite trajectoire par l'action du champ de déviation, ledit dispositif de positionnement de gouttelettes étant caractérisé en ce qu'il comprend un organe de garde ayant pour effet de soustraire les gouttelattes,à leur point de séparation du filet de liquide, à l'action du champ de déviation pour réduire ainsi au minimum les charges parasites développées sur les gouttelettes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de garde est une électrode interposée entre le dispositif d'application de charge et le dispositif créant un champ de déviation, l'électrode de garde étant maintenue à un potentiel fixe prédéterminé. 3. Dispositif selon la revendication 2; caractérisé en ce que le potentiel fixe est le potentiel de la masse par rapport au dispositif d'application de charge et au dispositif créant un champ de déviation. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif pour créer des gouttelettes fonctionne de façon à former des gouttelettes séparées, d'un diamètre de l'ordre de 125 microns, et le dispositif d'application de charge est une électrode annulaire entourant le filet de liquide et ayant une ouverture d' un diamètre de l'ordre de t millimètre. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'électrode de garde est un élément annulaire entourant la trajectoire des gouttelettes qui se dirigent vers le dispositif créant un champ de déviation. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérise en ce qu'une série de dispositifs créant des gouttelettes sont disposés de- façon à projeter des gouttelettes le long de trajectoires adjacentes, l'électrode de garde étant formée d'une plaque comportant des trous suffisamment grands pour laisse-r passer toutes les gouttelettes vers la zone où règne le champ de déviation. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commande de charge connecté au dispositif d'application de charge et ayant pour effet de moduler le potentiel de ce dispositif à une fréquence comparable à la fréquence de production des gouttelettes pour produire une charge électrostatique sur certaines particulières des gouttelettes produites. 8. Dispositif de positionnement précis, dans l'espace et dans le temps, de gouttelettes produites périodiquement, comprenant un dispositif pour créer des gouttelettes séparées, de dimensions uniformes à partir d'une série de filets de liquide, et l-es projeter à une fréquence prédéterminée, le long de trajectoires prédéterminées parallèles, un dispositif placé à proximité des points où les gouttelettes se détachent des-filets, et destiné à appliquer une charge électrostatique sur certaines gouttelettes sélectionnées, un dispositif créant un champ de déviation le long des trajectoires de gouttelettes, en aval du dispositif d'application de charge, une commande du dispositif d'application de charge de façon à ne charger que certaines gouttelettes choisies, et un organe intercepteur pour recueillir les gouttelettes écartées desdites trajectoires par le champ de déviation, ledit dispositif de positionnement étant caractérisé en ce qu'il comprend un organe de garde associé à chaque dispositif créant des gouttelettes et ayant pour effet de soustraire les gouttelettes, à leur point de séparation du filet de liquide, à l'action du champ de déviation et de réduire ainsi au minimum les charges parasites exercées sur les gouttelettes. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe de garde est une électrode comprenant des anneaux interconnectés au potentiel de la masse, interposés chacun respectivement entre chaque dispositif d'application de charge et le dispositif créant un champ de déviation.