Brevet FR2440674A1 — publié le 19800530

La présente invention concerne les fours à pertes diélectriques à haute fréquence utilisables pour le traitement des matériaux isolants se présentant sous forme de feuilles. Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans les appareils de reprographie utilisant un papier revêtu d'une couche thermosensible qui noircit lorsqu'elle est chauffée et d'une couche diélectrique dont la constante varie suivant que le papier a été insolé ou non. L'utilisation d'un tel appareil de reprographie est notamment envisageable dans un ensemble de télécopie, recevant des informations à inscrire sur le papier par une ligne de transmission, notamment une ligne téléphonique. On connait déjà des fours à pertes diélectriques comprenant des moyens pour faire défiler le matériau en feuille dans un plan, d'une première électrode vers une seconde électrode, et un générateur haute fréquence pour établir une différence de potentiel entre les deux électrodes. I1 est souvent souhaitable que le champ électrique de chauffage ait une direction tangentielle à la surface de la feuille à traiter car la charge à mettre en jeu est alors notablement plus faible que lorsque le champ est transversal. On a tenté d'atteindre ce résultat en constituant la première électrode et la seconde électrode par des lames parallèles, la feuille venant s'appuyer sur le tranchant d'une lame, puis de l'autre lame. Cette disposition ne permet pas d'orienter les lignes de force du champ électrique exactement dans le plan de la feuille. La présente invention vise à fournir un four comportant un espace utile dans lequel les lignes de force du champ sont parallèles à la surface de la feuille. Elle vise également à permettre un réglage simple de l'intensité et de la répartition du champ dans cet espace utile en fonction des besoins. Dans ce but, l'invention propose un four du genre cidessus défini dans lequel chacune des électrodes comprend deux organes cylindriques rectilignes, électriquement conducteurs, parallèles au plan de défilement de la feuille et perpendiculaires au sens de défilement de celle-ci, symétriquement par rapport à la feuille et portés au meme potentiel électrique. Les organes rectilignes situés du meme côté de la feuille seront généralement portés par une meme pièce isolante. Toutefois, lorsqu'on cherche à réduire au maximum la capacité des électrodes, on peut omettre les pièces isolantes, dont la constante diélectrique est évidemment supérieure à celle de l'air, et supporter les électrodes par d'autres moyens. Dans le cas du traitement de feuilles minces, on constituera généralement les organes cylindriques par des fils qui seront soit logés dans des gorges de pièces isolantes, soit tendus entre des supports isolants ou par une simple métaltisa- tion locale de pièces isolantes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un four qui en constitue un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, et d'une variante. La description se réfère au dessin qui l'accompagne, dans lequel - la figure 1 est un schéma de principe, en coupe suivant un plan perpendiculaire au plan de défilement et parallèle au sens de défilement, des parties mécaniques du four, - la figure 2 est un diagramme donnant la variation du champ électrique dans le plan médian entre les électrodes, en fonction de la distance x à partir du milieu du four, - la figure 3 est un schéma de principe montrant une variante de réalisation et les principaux composants du géné- rateur alimentant les électrodes. La figure 1, où l'échelle n'est pas respectée pour plus de clarté, montre les électrodes 10 et 11 d'un four destiné à fournir un champ électrique à haute fréquence dont les lignes de force sont parallèles au plan de glissement d'une feuille 12 de matériau à traiter, au moins dans le plan de la surface de la feuille. On supposera par la suite que la feuille 12 est constituée par un papier à couche diélectrique de télécopie, comprenant un support cellulosique 13, une couche thermosensible 14 qui noircit là où elle est chauffée et une couche diélectrique 15, à l'oxyde de zinc par exemple, dont la constante diélectrique varie là où elle a été insolée.Dans un appareil de reprographie, des moyens de défilement sont prévus pour faire passer successivement la feuille 12 d'abord dans un système d'insolation où elle est impressionnée en des emplacements représentant le tracé à figurer, puis dans le four. Chacune des électrodes 10 et 11 est constituée par deux conducteurs rectilignes, cylindriques, situés symétriquement pa par rapport au plan de défilement de la feuille à traiter. Ces organes cylindriques conducteurs, 10a et 10b pour l'électrode 10, lla et llb pour l'électrode 11, doivent avoir une longueur suffisamment supérieure à la largeur de la feuille pour éviter des effets d'extrémités qui déformeraient les lignes de force dans les parties latérales de la feuille. De plus, l'écartement et la rectilinéarité des organes doivent être maintenus avec précision pour éviter des déformations du champ électrique. Dans la pratique, on pourra fréquemment maintenir en place les électrodes en les plaçant sur des pièces isolantes. Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, les organes 10a et lla sont constitués par des fils métalliques de 1 à quelques dixièmes de millimètre de diamètre placés dans des rainures parallèles d'un barreau 16a en matériau isolant. Les organes 10b et llb sont placés dans des rainures d'un barreau symétrique 16b. La présence des barreaux 16a et 16b peut faciliter l'introduction de la feuille de papier 12, car on peut donner aux barreaux une forme guidant le papier à l'entrée dans le four, par exemple en prévoyant des chanfreins 17. Le four doit de plus comporter des moyens permettant d'y faire circuler le papier. Ces moyens, non représentés, doivent maintenir la couche diélectrique sensiblement dans le plan médian entre les organes 10a, lla d'une part, 10b, llb d'autre part, où, par raison de symétrie, les lignes de forces sont parfaitement parallèles au sens de défilement. Au lieu de fils en matériau conducteur, on peut évidemment utiliser de simples bandes métalliques déposées sur les barreaux ou des fils métallisés en surface. En particulier, lorsque la fréquence est très élevée, on peut utiliser des fils isolants cuivrés ou argentés pour diminuer les pertes par effet de peau. Dans la pratique, on travaillera presque toujours à une fréquence supérieure à 10 MHz et les électrodes constitueront le seul condensateur du circuit oscillant d'alimentation. Dans le mode de réalisation montré en figure 1, les organes constitutifs des électrodes ont le même écartement pour toutes les électrodes. Mais on sera souvent amené à utiliser une disposition différente pour -répondre à un besoin particulier et on notera que le four proposé permet de réaliser une répartition de champ de nature très variée. Si l'on désigne par 2d la distance entre les organes constitutifs d'une électrode (figure 1) et par le diamètre de ces organes supposés cylindriques, le rapport /d aura une influence prépondérante sur la forme du champ à proximité, tandis que la distance 2D entre deux électrodes aura une influence prépondérante sur l'intensité, à tension appliquée donnée. La figure 2 montre par ailleurs l'influence du paramètre d/D ou, ce qui revient au même, l'effet de l'angle O tel que tge = d/D. Lorsqu'on cherchera à obtenir un champ aussi constant que possible sur toute la longueur du four, on adoptera généralement une même valeur de O pour les deux électrodes. Le calcul montre et l'expérience confirme que c'est pour une valeur de e comprise entre 200 et 300 environ que la constance approximative du champ est réalisée sur la plus grande longueur, comme le montre la courbe en trait plein de la figure 2 qui correspond à e = 300 pour les deux électrodes. Dans certains cas, on peut au contraire rechercher une variation importante du champ le long du four, par exemple pour provoquer une montée en température rapide du produit et assurer ultérieurement uniquement le maintien à cette température. Dans ce cas, on peut adopter une loi de variation du genre montré en tirets sur la figure 2, correspondant à e = 100 pour l'électrode 11 et 6 = 300 pour l'électrode 10. Il faut au passage noter que le champ est alors très intense non seulement immédiatement après l'électrode 11, mais aussi immédiatement avant, le maximum et le minimum de la courbe étant tous deux utiles car le sens du champ n'intervient pas. Dans la pratique, on ne dépasse pas e = 450. Dans la variante de réalisation montrée en figure 3 (où les organes correspondant à ceux de la figure 1 portent le meme numéro de référence), les organes lla, llb, 10a et 10b sont constitués par des fils tendus entre des supports qui peuvent etre conducteurs, de façon à éviter la nécessité des ponts e prévoir, dans le cas de la figure 1, entre les deux organes de chaque électrode. Etant donné que les pertes le long des fils constituant les organes 10a, 10b, lla et llb et la répartition de la capacité peuvent provoquer une chute du potentiel, donc du champ électrique, le long des fils, il sera souvent utile d'alimenter le four des deux côtés en prévoyant un conducteur supplémentaire tel que 18, constituant ligne équipotentielle. Cette précaution sera particulièrement nécessaire lorsqu'on travaille à fréquence élevée, à partir de 25 à 30 MHz. La figure 3 montre, à titre d'exemple, un générateur utilisable pour alimenter le four. Il comporte un générateur haute fréquence de pilotage 19 qui attaque, par l'intermédiaire d'un condensateur 20 de faible capacité (1 à quelques nF), un transistor de puissance 21. Le collecteur de ce transistor est relié par une self de choc 22 à l'alimentation en courant continu et, par un second condensateur 23, à un autotransformateur 24 élévateur. On a utilisé, pour traiter des feuilles de papier photo-diélectrique, un four dont les deux électrodes étaient constituées par des fils de 0,3 mm de diamètre, écartées de 1 mm. L'écartement 2d des fils de l'électrode d'entrée était de 0,1 mm. Il était supérieur pour l'électrode de sortie. Le générateur, prévu pour établir entre les électrodes une tension dont l'amplitude de crête à crête était de 2000 V, comportait un transistor 21 type 2N 3632 attaquant un autotransformateur élévateur dont le rapport était de 50 environ, ayant une self des2,5 UH. Lorsque le chauffage doit être appliqué pendant une durée assez importante (quelques secondes par exemple) et assurer une température élevée, ou lorsque le matériau en feuille doit défiler à vitesse élevée pour correspondre à des conditions de fabrication, on peut donner au four une grande longueur en augmentant le nombre d'électrodes au-delà de 2 le long du trajet du matériau. La direction du champ électrique étant seule importante et son sens n'ayant pas d'influence, on peut alterner des paires d'électrodes reliées alternativement aux deux pôles de la source à haute fréquence. La forme du champ aura une allure périodique correspondant à la périodicité des structures le long du trajet. On notera que le champ longitudinal entre chaque paire d'électrodes n'est pratiquement pas modifié par l'adjonction des paires d'électrodes voisines. La description qui précède fait apparaitre divers avantages supplémentaires du four suivant l'invention. Elle ne fait intervenir que des volumes et donc des capacités faibles (une dizaine de picofarads dans l'exemple numérique évoqué ci-dessus). Grâce à l'emploi d'un autotransformateurélévateur pour attaquer la capacité constituée par les électro des, on peut utiliser des composants et des transistors classiques soumis à des tensions modérées pour constituer le générateur. Seuls les éléments passifs (autotransformateur et électrodes) doivent être isolés et blindés pour éviter les rayonnement parallèles. L'invention ne se limite pas auxmod particuliers de réalisation qui ont été représentés et décrits à titre d'exemples et il doit être entendu qu'elle s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Four à pertes diélectriques à haute fréquence utilisable pour le traitement de matériaux isolants se présentant sous forme de feuilles, comprenant des moyens pour faire défiler le matériau en feuilles dans un plan, d'une première électrode vers au moins une seconde électrode, et un générateur haute fréquence pour établir une différence de potentiel entre les deux électrodes, caractérisé en ce que chacune des électrodes comprend deux organes cylindriques rectilignes, électriquement conducteurs, parallèles au plan de défilement de la feuille et perpendiculaires au sens de défilement de celle-ci, placés symétriquement par rapport à la feuille et portés au même potentiel électrique. 2. Four suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes rectilignes situés d'un même côté de la feuille sont portés par une même pièce isolante. 3. Four suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce isolante présente, au moins du côté par lequel la feuille pénètre dans le four, une forme guidant la feuille vers l'intervalle compris entre les organes de la première électrode. 4. Four suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les organes constitutifs d'une même électrode ont le meme écartement pour toutes les électrodes. 5. Four suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle sous lequel on voit les deux organes d'une meme électrode à partir d'un point situé à mi-distance entre ladite électrode et l'autre électrode est de l'ordre de 600, de façon à créer un champ uniforme sur une fraction importante de l'espace inter-électrodes. 6. Four suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les organes d'une desdites électrodes ont un écartement différent de celui des organes constitutifs d'une autre électrode. 7. Four suivant l'une quelconque des revendications 1 à -4 et 6, caractérisé en ce que l'angle sous lequel on voit les deux organes d'une même électrode, à partir d'un point situé à mi-distance entre ladite électrode et l'électrode adjacente, est au plus égal à 900. 8. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur fonctionne à une fréquence d'au moins 10 MHz. 9. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites électrodes constituent le condensateur d'un circuit oscillant. 10. Application du four suivant l'une quelconque des revendications précédentes à la constitution d'un appareil de reprographie utilisant un papier photo diélectrique constituant le matériau en feuille, comprenant un support cellulosique, une couche thermosensible et une couche diélectrique dont la constante diélectrique, en un point déterminé, dépend de l'insolation subie par ce point.