JP2019053959A - プラズマ噴射装置及び印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造であって、ケースの先端部において高電圧により生成したブレークダウンプラズマを電磁波によって維持拡大し、気体供給口からケース内部に供給される気体によって維持拡大したプラズマを外部に噴射させるプラズマ噴射装置を提供すること。
【解決手段】一端にプラズマ噴射口を開放したケース２と、プラズマ噴射口の近傍に配設される複数の放電電極と、この放電電極と高電圧を生成する変圧器ＨＶとを接続する複数の接続線路４０と、放電電極との間でブレークダウンプラズマを生成する対向電極と、生成されたブレークダウンプラズマに、電磁波を照射する電磁波照射アンテナと、ケース２内に気体を供給する気体供給口２０ａとを備えており、前記放電電極、対向電極、及び電磁波照射アンテナは、前記ケース２の内部に配設され、放電電極と変圧器ＨＶとを接続する接続線路４０がケース２の外部に配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ噴射装置及び印刷装置に関し、特に小型で構造が簡単なプラズマ噴射装置及び印字前に被印刷物に対してプラズマ処理を施すプラズマ噴射装置を具備した印刷装置に関する。

従来、プラズマ噴射装置としては、プラズマの放射器内部に放電用ガスを供給するとともに、放射器の先端部分で電界強度が最大となるように高周波電源から高周波を供給することでプラズマを発生させ、放電ガスの勢いに伴って外部に放出させる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、被印刷物にプラズマ処理を施し、インキの定着を向上、印字後のインキの掠れ防止や早期定着を目的として被印刷物にプラズマ処理を施す技術は多数提案されている（例えば、特許文献２〜４参照）。

これらの印刷装置等では前処理として接着性の向上、後処理として硬化性・定着性の向上を目的として、被印刷部の表面改質を行うようプラズマ処理を施すようにしている。

特開２０１３−０９８０１８号公報 特開２０１３−０９５５６２号公報 特開２０１５−１８０５２９号公報 特開２０１５−１３１４５０号公報

しかし、特許文献１に記載のプラズマ噴射装置では、大気圧下でのプラズマ生成を可能にしているもののプラズマ生成のために放電用ガスが必要で有るとともに、装置全体の構造が複雑であり、小型・軽量化は困難なものとなる。また、何れの印刷装置においても装置が大がかりとなり、印刷装置全体の価格が高騰するという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造であって、ケースの先端部において高電圧により生成したブレークダウンプラズマを電磁波によって維持拡大し、気体供給口からケース内部に供給される気体によって維持拡大したプラズマを外部に噴射させるプラズマ噴射装置及びプラズマにより前処理を行うことのできる印刷装置を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明のプラズマ噴射装置は、
一端にプラズマ噴射口を開放したケースと、
前記プラズマ噴射口の近傍に配設される複数の放電電極と、
該放電電極と高電圧を生成する変圧器とを接続する複数の接続線路と、
前記放電電極との間でブレークダウンプラズマを生成する対向電極と、
生成されたブレークダウンプラズマに、電磁波を照射する電磁波照射アンテナと、
前記ケース内に気体を供給する気体供給口とを備え、
前記放電電極、対向電極及び電磁波照射アンテナは、前記ケースの内部に配設され、
前記接続線路は、前記ケースの外部に配設するようにしている。

本発明のプラズマ噴射装置は、複数箇所で生成したブレークダウンプラズマに電磁波を照射し、拡大した状態で維持し、ケース内部に供給される気体によってプラズマ噴射口から外部にプラズマを噴射する。

上記課題を解決するためになされた本発明の印刷装置は、
インキを液滴状に噴出するノズル部を備えた印刷手段と、
被印刷物を印刷手段に向けて搬送する搬送手段と、
前記印刷手段の前側で、かつ、印刷手段と共に移動するように配設した前記プラズマ噴射装置と、
前記プラズマ噴射装置を制御する制御手段とを備え、
前記制御装置が、プラズマ噴射装置への高電圧の印加及び電磁波の発振を、印刷手段による印刷前に行うように制御するようにしている。

この場合において、印刷手段の後側に電磁波照射器を備え、前記制御装置が電磁波照射器への電磁波の発振を印刷手段による印刷後に行うように制御することができる。

本発明の印刷装置は、印刷手段による印刷処理の前に被印刷物の表面を改質し濡れ性を向上させる。さらに、印刷手段の後ろ側に、電磁波照射器を備えることで印刷処理後のインキの乾燥を促進する。

本発明のプラズマ噴射によれば、ケース先端部で生成し、維持拡大したプラズマを気体供給口から供給される気体によって幅広いプラズマを外部に噴射することにより、装置全体の構造を複雑とせずに小型・軽量化が可能となり、被印刷部等の表面を改質することができる。また、このプラズマ噴射装置を使用した印刷装置は、装置を大がかりとせず、価格を抑えたうえで、印刷前の被印刷物表面をプラズマ処理することで表面を改質し、インキの定着性を向上させることができる。また、印刷手段の後側に、電磁波照射器を備えることにより、前処理で被印刷物表面のぬれ性を向上させ、印刷処理後、電磁波照射器による誘電加熱によって早期にインキを乾燥させることができるので、特にフィルム等の非多孔質な被印刷物に対して水性インクを用いて印刷する場合においても、印刷速度を速められ、鮮明性を損なわずに良好に印刷することができる。

実施形態１のプラズマ噴射装置の概略図である。 同プラズマ噴射装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は背面図である。 同プラズマ噴射装置の上蓋を外した状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）正面図である。 同プラズマ噴射装置の対向電極と放電電極を示す斜視図である。 同プラズマ噴射装置の放電電極へ変圧器から印加される高電圧の印加パターン及び電磁波照射アンテナと兼用される対向電極へ電磁波発振器から発振される電磁波の発振パターンを示す。 実施形態２の印刷装置の概略図である。 同印刷装置の変形例に使用する電磁波照射器を示し、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は電極部の平面図、（ｂ）は電極部の一部切り欠きの正面図である。 同電磁波照射器の昇圧手段の等価回路である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

＜実施形態１＞プラズマ噴射装置
本実施形態１は、本発明に係るプラズマ噴射装置である。本発明のプラズマ噴射装置１は、図１乃至図３に示すように、一端にプラズマ噴射口３を開放したケース２と、プラズマ噴射口３の近傍に配設される複数の放電電極４と、この放電電極４と高電圧を生成する変圧器ＨＶとを接続する複数の接続線路４０と、放電電極４との間でブレークダウンプラズマを生成する対向電極５と、生成されたブレークダウンプラズマに、電磁波を照射する電磁波照射アンテナと、ケース２内に気体を供給する気体供給口２０ａとを備えており、前記放電電極４、対向電極５、及び電磁波照射アンテナは、前記ケース２の内部に配設され、放電電極４と変圧器ＨＶとを接続する接続線路４０がケース２の外部に配設されている。

ケース２は、その形状を特に限定するものではなく、円筒形状であっても構わないが、本実施形態においては、上蓋２０、底板２１、両側面を形成するサイドカバー２２、２２、プラズマ噴射口３を形成するコ字状切り欠き部を形成したトップカバー２３及びトップカバー２３との対向面を形成するボトムカバー２４から構成した角筒状で形成される。

上蓋２０は、底板２１との対向面を形成し、トップカバー２３及びボトムカバー２４と一体的に構成しても構わない。本実施形態においては、上蓋２０とボトムカバー２４を一体の削り出し加工によって構成し、トップカバー２３は薄板を加工屈曲し、上蓋２０にビス、ボルト等の締結手段を用いて底板２１，サイドカバー２２、２２と共に締結固定するようにしている。また、上蓋２０の中心近傍には、ケース２の内部に気体、例えば圧縮空気を供給する気体供給口２０ａを開口している。

サイドカバー２２、２２の高さ方向の寸法及び、サイドカバー２２内面の間隔によってケース２の内部空間の大きさが決定される。ケース２の内部空間は、トップカバー２３に形成されるプラズマ噴射口３と外部で連通され、その他の部分は、上蓋２０、底板２１、サイドカバー２２、２２及びボトムカバー２４により密封されている。

プラズマ噴射口３は、コ字状に切り欠いたトップカバー２３の切り欠き部によって方形状に形成される。そして、このプラズマ噴射口３の近傍には、点火コイル等の高電圧を生成する変圧器ＨＶと接続される放電電極４が複数配設されている。放電電極４の配設数は、特に限定するものではないが、本実施形態においては、方形状のプラズマ噴射口３の両端部近傍の２箇所に配設するようにしている。また、ケース２を円筒状に形成し、プラズマ噴射口３をケース２の一端の開放部（円状）とすることもできる。この場合、対向電極５をケース２の一端の開放部の中心に配設するとともに、外部の電磁波発振器ＭＷと接続することで電磁波放射アンテナと兼用する。そして、放電電極４をその周りに複数配設し、それぞれの接続線路４０をケース２の外部に配設する。

放電電極４と高電圧を生成する変圧器を接続する接続線路４０は、ケース２の内部空間に配設することなく、ケース２の外部に配設する。具体的には、サイドカバー２２の長手方向に形成する溝部２２ｂに配設する。サイドカバー２２は、先端（プラズマ噴射口３側）の外側に切り欠き部２２ａを形成し、切り欠き部２２ａからケース２の内部空間に貫通する貫通孔を開口し、上述した長手方向に形成する溝部２２ｂと貫通孔を接続線路４０が通過することで、接続線路４０の先端部（本実施形態においては、接続線路４０の先端を放電電極４として構成する）を放電電極４として対向電極５の近傍に位置させる。接続線路４０は、絶縁パイプ内に挿通する導体で構成されている。接続線路４０をケース２の外部に配設することで小型化が容易となり、気体供給口２０ａより供給される気体の流れを阻害することがなく、安定的なプラズマ噴射が可能となる。

プラズマ噴射口３の長辺に沿って配設される対向電極５は、図３に示すように、放電電極４との対向面をテーパ状の面取りを施した角柱形状で、底板２１上に載置される絶縁板５１に配設されている。そして、図３（ａ）に示すように、ボトムカバー２４に配設される電磁波の給電口５２と電極板５０を介して接続されている。これによって、対向電極５は、電磁波照射アンテナの機能を兼用する。電磁波照射アンテナは、対向電極５と兼用することなく、上蓋２０に配設することもできる。対向電極５及び電極板５０の材質は、特に限定するものではなく、電極板５０はベリリウム銅を使用し、耐熱性の観点から対向電極５はモリブデンを使用する。また、両材質をベリリウム銅として、対向電極５に白金コーティングを施したり、両材質をクロム・鉄・珪素(けいそ)等を含むニッケル合金（ニッケル基超合金）としたりすることもできる。また、電極板５０は、絶縁板５１上に金属粉末（例えば、電気抵抗の低い銀、銅、タングステン、モリブデン等）を主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷等の手法によって絶縁基板上に印刷するようにしても構わない。

絶縁板５１上の電極板５０の厚み及び幅寸法は、絶縁板５１の材質を考慮し、インピーダンスが略５０Ωとなる寸法とすることが好ましい。また、対向電極５は、給電口５２及び電極板５０を介さずに、直接電磁波発振器ＭＷと同軸ケーブルによって接続するようにしても構わない。

上記構成において、２基の放電電極４Ａ、４Ｂ（総称するときは、放電電極４とよぶ）は、接続線路４０を介し、それぞれ異なる変圧器ＨＶ１、ＨＶ２と接続され、電磁波照射アンテナと兼用される対向電極５は、電極板５０及び給電口５２を介し、電磁波発振器ＭＷと接続されている。変圧器ＨＶ１、ＨＶ２及び電磁波発振器ＭＷは制御手段Ｃによって、高電圧の給電パターン、電磁波の発振パターンを制御する。ケース２内に供給する気体は、プラズマ生成のための放電用の気体ではなく、マイクロ波で拡大したプラズマを外部に噴射するためのものである。従って、本発明ではプラズマ発生のために不活性ガス等の使用を必須とせず、空気雰囲気下で被印刷部等の表面を改質することができる。実施形態１では、気体供給口２０ａに供給する気体を圧縮空気としている。気体供給口２０ａは、圧縮空気供給源ＡＩと接続され、ケース２の内部に圧縮空気を供給し、供給された圧縮空気は、プラズマ噴射口３から排出される。接続線路４０をケース２の外部に配設することで、供給される圧縮空気の流れを阻害することがない。なお、本発明の気体として、圧縮空気の他、酸素、窒素のみの使用も可能である。

以下、本発明のプラズマ噴射装置１のプラズマ生成方法について説明する。本発明のプラズマ噴射装置１のプラズマの生成は、放電電極４に高電圧を印加することで、放電電極４と対向電極５との間にブレークダウンプラズマを生成し、生成したブレークダウンプラズマに電磁波照射アンテナから電磁波を供給することで生成したプラズマを拡大し、かつプラズマを維持するようにしたものである。２基の放電電極４は、対向電極５の幅寸法Ｌに対し、端部からそれぞれＬ／４の距離となる位置でブレークダウンプラズマが生成されるように配設される。これによって、照射される電磁波によって拡大する２箇所のプラズマは、ケース２の開口部となるプラズマ噴射口３の近傍で対向電極５の全幅寸法Ｌを覆う大きさのプラズマとなり、気体供給口２０ａから供給される圧縮空気によって外部に放射される。

本発明の実施形態１では、電磁波発振器ＭＷを半導体発振器とし、前記半導体発振器により所定の出力・パルス時間・パルス周期で発振されるマイクロ波を照射するものである。半導体発振器を採用することにより、従来のマグネトロン等と比較して、小型軽量化が可能となり、精細に制御できることにより、正確であり適正な電磁波の発振が可能となる。

放電電極４Ａ、４Ｂへ変圧器ＨＶ１、ＨＶ２から印加される高電圧の印加パターン及び電磁波照射アンテナと兼用される対向電極５へ電磁波発振器ＭＷから発振される電磁波（本実施形態においては、２．４５ＧＨｚのマイクロ波）の発振パターンは以下のパターンを採用しているがこれに限られるものではない。具体的には、変圧器ＨＶ１への通電時間２〜３ｍｓｅｃの後に、チャージされたエネルギをもって１０〜３０ｋＶの高電圧を放電電極４Ａへ印加し、この印加タイミングとほぼ同時に２００〜６００Ｗのマイクロ波を発振周期５０〜１００μｓｅｃ、デューティ比６０〜９０％、発振回数１０〜３０回で発振する。変圧器ＨＶ２への高電圧の通電開始タイミングは、変圧器ＨＶ１への通電開始から５〜１５ｍｓｅｃ後に通電を開始する。通電時間、印加電圧、印加タイミング、直後のマイクロ波の発振は変圧器ＨＶ１の場合と同様である。本実施形態においては、変圧器ＨＶ１、ＨＶ２への通電時間は２．５ｍｓｅｃで通電後に印加する高電圧は２０ｋＶとし、変圧器ＨＶ２への高電圧の通電開始タイミングは、変圧器ＨＶ１への通電開始から１０ｍｓｅｃ後に通電を開始する。そして、放電電極４Ａ、４Ｂへの高電圧印加直後に３００Ｗのマイクロ波を発振周期８０μｓｅｃ、デューティ比７５％、発振回数２０回で発振するようにしている。また、変圧器ＨＶ１から放電電極４への高電圧印加前から、ケース２内に５〜１５Ｌ／ｍｉｎ、本実施形態においては、１０Ｌ／ｍｉｎの流量で、圧縮空気供給源ＡＩから圧縮空気を供給する。このような高電圧の印加パターン、マイクロ波の発振パターンで生成したプラズマに対して、上記流量の圧縮空気を供給することで、本発明のプラズマ噴射装置１は、プラズマ噴射口３から対向電極５の幅寸法Ｌと略等しい大きさのプラズマを噴射することができる。

＜実施形態２＞印刷装置
本実施形態２は、本発明に係る印刷装置６である。本発明の印刷装置６は、図６に示すように、インキを液滴状に噴出するノズル部を備えた印刷手段７と、被印刷物Ｔを印刷手段に向けて搬送する搬送手段８と、印刷手段７の前側で、かつ、印刷手段７と共に移動するように配設した実施形態１に係るプラズマ噴射装置１と、プラズマ噴射装置１を制御する制御手段Ｃとを備えている。そして、制御装置Ｃが、プラズマ噴射装置１への高電圧の印加及び電磁波の発振を、印刷手段７による印刷前に行うように制御するようにしている。

インキを液滴状に噴出するノズル部を備えた印刷手段は、被印刷物の表面に、文字、符号、記号又は線画等を、インキを用いて打ち出す手段全般を含むもので、インキカートリッジの他、インキタンクから管を介して、ノズル部から被印刷物表面に印字を施すインキタンクとノズル部の複合体等も含まれる。プラズマ噴射装置１が配設される、印刷手段７の前側とは、印刷手段７による印刷位置を基準に、印刷手段７よりも印刷位置に先に到達する側をいう。

制御手段Ｃは、実施形態１で説明したと同様に、放電電極４Ａ、４Ｂへ変圧器ＨＶ１、ＨＶ２から印加される高電圧の印加パターン及び電磁波照射アンテナと兼用される対向電極５へ電磁波発振器ＭＷから発振される電磁波（本実施形態においては、２．４５ＧＨｚのマイクロ波）の発振パターンを制御するとともに、印刷手段７を制御し、所望の印刷を制御する。制御手段Ｃによるプラズマの生成は、印刷手段７による印刷を行う箇所に対して、印刷前にプラズマを照射するように制御するもので、印刷手段７による印刷と同期するようにしている。

搬送手段８は、ロール状に巻回された被印刷物Ｔに印刷する場合の例を示し、ロール状の被印刷物Ｔをセットする貯留ローラ８１と、被印刷物Ｔが略水平に移動し、印刷手段７（本実施形態においては、インキカートリッジ）から噴射されるインキによって印刷される送り台８０と、貯留ローラ８１から引き出された被印刷物Ｔを送り台８０に送り出す送り出しローラ８３と、印刷された被印刷物Ｔを巻き取る巻き取りローラ８５と、この巻き取りローラ８５に被印刷物Ｔを受け渡す受けローラ８４と、貯留ローラ８１と送り出しローラ８３及び巻き取りローラ８５と受けローラ８４との間で被印刷物Ｔに張力を付与するテンションローラ８２とから構成されている。

本実施形態においては、印刷手段７は、印刷時には固定され、印刷前に被印刷物Ｔの移動方向に対して、プラズマ噴射装置１と共に被印刷物Ｔの搬送方向に対して直交方向に移動させ印字位置及びプラズマ照射位置を決定する。

＜印刷装置の動作＞
本実施形態の印刷装置６の印刷動作について説明する。制御装置Ｃは印字命令を受信すると、印刷手段７に印刷指令を送信するとともに、印刷タイミングに合わせプラズマ噴射装置１に高電圧及び電磁波を発振するように電磁波用電源Ｐ、電磁波発振器ＭＷ及び変圧器ＨＶ１、ＨＶ２に電磁波の発振信号及び高電圧印加信号を送信する。

プラズマ噴射装置１は印字対象箇所となる被印刷物Ｔの表面に印刷手段７からの印刷前にプラズマを照射し、表面の濡れ性を向上させる。

また、本実施形態における印刷手段７とプラズマ噴射装置１とが共に移動する「移動」の意味は、送られてくる被印刷物Ｔの移動方向に対して略直交する方向に移動しながら印刷する場合だけではなく、印刷時には被印刷物Ｔに対して移動することなく複数の噴射ノズルからインキを噴射して被印刷物Ｔに文字などを印刷する印刷装置の場合、印刷手段７の被印刷物Ｔに対する位置決めの移動に伴って移動させる場合も含むものである。換言すると、被印刷物Ｔの移動方向に対して印刷手段７とプラズマ噴射装置１とが同じ位置にあるという意味である。

−実施形態２の効果−
本実施形態２の印刷装置６は、印刷前に行う被印刷物表面の改質を印刷手段７と共に移動するプラズマ噴射装置１によって行うようにしたから、プラズマ処理範囲を従来の装置のような広範囲で行うことなくスポット的に行うことができ、プラズマ噴射装置の小型化を実現するので装置の低廉化を図ることができる。また、本実施形態の印刷装置では、実施形態１のプラズマ噴射装置を用いることで、幅の広いプラズマを、被印刷物から５ｍｍ程度の距離から噴射することができ、効率よく被印刷物の表面を改質することができる。

−実施形態２の変形例−
実施形態２の印刷装置６の変形例として、印刷手段７の後側に被印刷物Ｔに印刷処理を施したインキの硬化または乾燥手段を配設する。印刷手段７の後側とは、印刷手段７による印刷位置を基準に、印刷手段７よりも印刷位置に後に到達する側をいう。

硬化手段として重合性モノマーを主成分として含むインクを硬化させるための紫外線を照射する紫外線ランプや、乾燥手段として種々の熱源を採用することができる。本実施形態においては、電磁波照射器９を用い、被印刷物Ｔ表面に誘電加熱を施すことで、被印刷物Ｔ表面に印刷処理されたインキを瞬時に乾燥させるようにしている。

具体的には、図６に示す印刷装置６の印刷手段７の後側に、電磁波照射器９を備え、制御装置Ｃが、電磁波照射器９への電磁波の発振を、印刷手段７による印刷後に行うように制御するものである。電磁波照射器９以外の構成は、実施形態２と同様であり、その説明を省略する。

＜電磁波照射器＞
本実施形態の電磁波照射器９は、電磁波発振器から発振される電磁波の供給を受ける入力部９２と、入力された電磁波（例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波）を昇圧する昇圧手段９０と、昇圧された電磁波を放射する放射電極９５ａ及び接地電極９１ａとを備え、昇圧手段９０により放射電極９５ａと接地電極９１ａとの間と、放射電極９５ａ及び接地電極９１ａ近傍の空間の電界強度が高められるように構成されている。

放射電極９５ａは、入力部９２から伸びる入力軸部９３が挿通される有底の筒状部９４から反入力部側に伸びる電極軸部９５ｂの先端に形成されている。入力部９２から伸びる入力軸部９３は、筒状部９４とは絶縁されている。具体的には、筒状部９４内周面との間に筒状の絶縁体９９が介在している。絶縁体９９を介在させるか筒状部９４の内周面と接触しないように構成することで筒状部９４と入力軸部９３は容量結合となり、後述する等価回路のＣ１を形成する。また、筒状部９４及び電極軸部９５ｂとケーシング９１の先端側ケーシング９１Ａの内周面との間も電気的に絶縁されている。本実施形態においては、筒状部９４及び電極軸部９５ｂは筒状の絶縁体９９に内包されている。筒状部９４の外周面と筒状部９４を覆うケーシング９１Ａの内周面との間によって、後述する等価回路のＣ２を形成し、電極軸部９５ｂとケーシング９１Ａの内周面との間で等価回路のコンデンサＣ３を形成している。絶縁体９９の種類によって異なる誘電率によって、共振周波数が調整される。なお、上述したＣ１は、入力軸部９３を筒状部材９４と電気的に接続することで省略することもできる。

ケーシング９１の後端側ケーシング９１Ｂは貫通孔を備え、この貫通孔に、一端に電磁波発振器からの電磁波の供給を受ける入力部９２を形成し他端に入力部９２から伸びる入力軸部９３が突出する筒状の絶縁体９９を配設するとともに、放射電極９５ａ、筒状部９４及び電極軸部９５ｂとこれらを覆う絶縁体９９を内包したケーシング９１Ａが組み込まれている。入力部９２、入力軸部９３及びこれらを覆う絶縁体９９のケーシング９１Ａを組み込み方法は特に限定するものではないが、本実施形態においては、絶縁体９９の外周面及びケーシング９１Ｂの貫通孔に対応する段差を設け、図例左側から挿通し、絶縁体を段差に係合させ、右側への抜け落ちを防止するとともに、左側からケーシング９１Ａを挿通して入力部９２、入力軸部９３及びこれらを覆う絶縁体９９の左側への抜け落ちも防止する。ケーシング９１Ｂに対するケーシング９１Ａの固定方法も特に限定するものではないが、本実施形態においては、貫通孔に刻設した雌ねじ部にケーシング９１Ａの外周面に刻設した雄ねじ部を螺合することによって固定する。螺合による固定後に溶接等の固定手段を用いてケーシング９１Ａをケーシング９１Ｂに対して確実に固定することもでき、また、ねじ部を形成することなく溶接等の固定手段を用いて固定することもできる。

接地電極９１ａは、放射電極５５ａを覆う筒状のケーシング９１Ａの先端で形成され、この接地電極９１ａの内面と放射電極９５ａの外面との間で一定の隙間を形成する。この隙間を形成する接地電極９１ａ（ケーシング５１Ａの先端）は図７（ｂ）に示すようにスリットｓを形成するようにしている。放射電極９５ａと接地電極９１ａとの距離は０．２〜１．２ｍｍの範囲で設定することが好ましく、後述する電磁波発振器から供給される電磁波の出力、発振時間、発振間隔、発振回数によって放電が生じない距離とする。

昇圧手段９０は、図８に示す等価回路で構成されている。昇圧手段９０は、電極軸部９５ｂをコイルＬとして、上述したコンデンサＣ１、Ｃ２及びＣ３との間の３箇所で共振構造形成し、供給される電磁波を昇圧するようにしている。特に、筒状部９４の外周面と筒状部９４を覆うケーシング９１の内周面との間に形成されるコンデンサＣ２による第１共振領域及び電極軸部９５ｂと電極軸部９５ｂを覆うケーシング９１との間に形成されるコンデンサＣ３による第２共振領域によって、供給される電磁波を昇圧し、放射電極９５ａと接地電極９１ａとの間と、放射電極９５ａ及び接地電極９１ａ近傍の空間の電界強度を高めるようにしている。なお、入力軸部９３と筒状部９４を電気的に接続して容量結合としないことで等価回路のＣ１を形成しない構成とすることもできる。

電磁波発振器は、常時所定電圧、例えば１２Ｖを電磁波用電源から供給される。そして、制御手段から電磁波発振信号を所定のデューティ比、パルス時間等を設定した発振パターンのパルス波として電磁波（例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波）を出力する。

具体的に、プラズマが生成しない（絶縁破壊が生じない）電磁波の供給は、放射電極９５ａと接地電極９１ａとの距離が０．２〜１ｍｍ程度のとき,ピーク出力５００Ｗ未満、好ましくは３００Ｗ以下の電磁波を供給する。また、発振パターンとしては発振時間を２〜３μ秒、デューティ比６０〜９０％とすることが好ましい。本実施形態においては、発振時間２．５μ秒、発振周期３μ秒でデューティ比８３％となるように制御している。これにより、平均出力は１００〜２００Ｗ、本実施形態においては、１４５Ｗの平均出力となる。

また、電磁波照射器９は、印刷手段７を取り付けるフォルダから延設されるアームに上下方向の位置を調整自在に取り付けるようにしている。これにより、電磁波照射器９の照射電極９５ａ側の先端面と被印刷物Ｔ表面との隙間を調節することができる。そして、電磁波照射器９の照射電極５５ａ側の先端面と被印刷物Ｔ表面との距離Ｍ（図７（ｃ）参照）は、印刷手段７によって印字されたインキと接触しない範囲で可及的に近づけることが好ましく、本発明者等の実験によれば１〜２ｍｍ程度の距離とすることによって、印刷後のインキ表面が、電界強度が高まった領域Ｅにおいて、照射される電磁波（マイクロ波）による誘導加熱を効率的に受けることとなる。このように前処理で被印刷物表面のぬれ性を向上させ、印刷処理後、電磁波照射器による誘電加熱によって早期にインキを乾燥させることができるので、特にフィルム等の非多孔質な被印刷物に対して水性インクを用いて印刷する場合においても、印刷速度を速められ、鮮明性を損なわずに良好に印刷することができる。

この際、電磁波照射器９から被印刷物Ｔ表面への電磁波照射位置において、送り台８０と被印刷物Ｔとを直接接触させないように構成することで、インキの乾燥効率が格段に向上する。これは被印刷物Ｔ裏面から送り台８０の表面への熱伝達を空気層によって遮断することができるからで、本発明者等の実験によれば、被印刷物Ｔ裏面と送り台８０表面との間に０．５〜２ｍｍ程度の隙間を設けることが好ましい。具体的には、電磁波照射位置の送り台８０表面を１ｍｍ程度削り取り、断熱層を形成する。これによってインキの瞬時乾燥が実現できた。

以上説明したように、本発明のプラズマ噴射装置は、印刷装置の前処理としての表面改質装置の他、消臭や脱臭装置の用途に好適に用いることができる。また、本発明の印刷装置は、新規設計の印刷装置として好適に用いることができる他、既存の印刷装置の改良としても好適に用いることができる。

Claims (5)

1. 一端にプラズマ噴射口を開放したケースと、
   前記プラズマ噴射口の近傍に配設される複数の放電電極と、
   該放電電極と高電圧を生成する変圧器とを接続する複数の接続線路と、
   前記放電電極との間でブレークダウンプラズマを生成する対向電極と、
   生成されたブレークダウンプラズマに、電磁波を照射する電磁波照射アンテナと、
   前記ケース内に気体を供給する気体供給口とを備え、
   前記放電電極、対向電極及び電磁波照射アンテナは、前記ケースの内部に配設され、
   前記接続線路は、前記ケースの外部に配設するようにしたプラズマ噴射装置。
2. 前記対向電極は、電磁波照射アンテナを兼用するようにした請求項１に記載のプラズマ噴射装置。
3. 前記ケースは角筒状に構成し、プラズマ噴射口を方形状に形成するとともに、前記対向電極をプラズマ噴射口の長辺に沿って配設するようにした請求項１又は３に記載のプラズマ噴射装置。
4. インキを液滴状に噴出するノズル部を備えた印刷手段と、
   被印刷物を印刷手段に向けて搬送する搬送手段と、
   前記印刷手段の前側で、かつ、印刷手段と共に移動するように配設した請求項１、２又は３に記載のプラズマ噴射装置と、
   前記プラズマ噴射装置を制御する制御手段とを備え、
   前記制御装置が、プラズマ噴射装置への高電圧の印加及び電磁波の発振を、印刷手段による印刷前に行うように制御するようにした印刷装置。
5. 前記印刷手段の後側に、電磁波照射器を備え、
   前記制御装置が、電磁波照射器への電磁波の発振を、印刷手段による印刷後に行うように制御するようにした請求項４に記載の印刷装置。

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