JP5998783B2 - 高電圧インバータ装置とプラズマ発生装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、入力電圧をスイッチングしてトランスの一次側の励磁巻線に励磁電流を流し、二次側の出力巻線から入力電圧より高い電圧を出力する高電圧インバータ装置と、その出力電圧によって大気圧中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置、及びそのプラズマによって、画像を形成する前又は形成後のシート材の表面を改質するようにした画像形成装置に関する。

大気圧プラズマは、表面処理の一つの手段として、表面の改質や汚染物の除去等、様々な工業製品に応用されている。樹脂等に接着や印刷、コーティング等を施す場合に、大気圧プラズマにより前処理を行うと、濡れ性（親水性）を向上させることが可能になる。

例えば、電子写真方式による画像形成装置により樹脂トナーが印刷された印刷物に、紫外線硬化型のニスをコーティングしようとすると、樹脂トナーに含まれるワックス成分により、樹脂トナー印刷部分のニスを弾いてしまう場合がある。しかし、大気圧プラズマによる表面処理を行うと、濡れ性が向上するため、ニスコーティングが可能になり、印刷物の付加価値が向上する。その大気圧プラズマを発生させるためには高電圧が必要となり、インバータ装置によって安全に高電圧を得る必要がある。

そのような高電圧を発生させるインバータ装置として、例えば、特許文献１に記載された高圧電源回路がある。それは、５０％固定オンデューティのプッシュプルモードで動作する１対のスイッチング素子によって、絶縁高圧トランスの２つの１次巻線（励磁巻線）の励磁電流をスイッチングし、１つの２次巻線（出力巻線）の出力を整流平滑して直流高電圧を得るものである。

しかしながら、上記特許文献１に記載された高圧電源回路は、１個のトランスに複数の励磁巻線と出力巻線を設けて、その各出力を出力巻線の中点をとって整流平滑したり、２次側の交流出力を単に整流平滑したりして直流出力とするものである。そのため、出力巻線の巻数を多く巻けず、高電圧（数十Ｗ乃至数百Ｗ）を連続して出力させることはできなかった。
また、中間タップが有るプッシュプル、ハーフ、フルブリッジなどの方式は、ＢＨカーブの第一、第三象限を使い、トランスに励磁するエネルギーを最大限に利用し、出力を多く取る方式には向いている。しかし、この発明の対象とするような高電圧、大電流を出力するインバータ装置の場合には、トランスの巻線構成が複雑になり、大型化するばかりか、励磁巻線の増大により、トランスとしての周波数特性が劣化してしまう。

この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、高電圧インバータ装置によって、高出力の交流高電圧を連続的に安定的に、しかも安全に得られるようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、直流電圧若しくは直流成分に脈流が重畳された電圧を入力電圧とし、該入力電圧をスイッチングしてトランスの一次側の励磁巻線に励磁電流を流し、そのトランスの二次側の出力巻線から上記入力電圧より高い電圧を出力する高電圧インバータ装置において、
上記トランスを、同一の特性を持つ個別の３個以上のトランスによって構成し、その各トランスはそれぞれ独立した閉磁路を持つ同一形状のコアを有し、その各トランスの全てのコアが、その一部を絶縁材からなるスペーサを介して互いに隣接させてそのスペーサによって放射状に保持され、互いに電気的及び磁気的に分離して配置されている。
そして、上記全てのコアの互いに隣接した部分と上記スペーサとによる略円柱状の部分を束ねるように上記各トランスの上記励磁巻線が一本の共通の巻線として巻回され、上記各トランスの各コアの互いに隣接しない部分に上記出力巻線が個別に巻回されていることを特徴とする。

この発明による高電圧インバータ装置は、高出力の交流高電圧を連続的に安定的に、しかも安全に得ることができる。さらに、トランスを複数個使用しても、その各巻線の接続経路のループ長やループ面積の増加を抑え、高電圧の経路によるノイズの発生を抑えることができる。

この発明による高電圧インバータ装置の第１の実施形態のトランス部の構成例を示す模式的な正面図である。 同じくその高電圧インバータ装置の回路図である。 同じくそのトランス部の一部異なる構成例を示す模式的な正面図である。 同じくそのトランス部のさらに異なる構成例を示す模式的な正面図である。 同じくそのトランス部の他の異なる構成例を示す模式的な正面図である。

この発明による高電圧インバータ装置の第２の実施形態のトランス部の構成例を示す模式的な平断面図である。 同じくその外観を示す斜視図である。 同じくそのトランス部の異なる構成例を示す模式的な平断面図である。 同じくその外観を示す斜視図である。 同じくそのトランス部の第１の接続例を示す回路図である。

同じくそのトランス部の第２の接続例を示す回路図である。 同じくそのトランス部の第３の接続例を示す回路図である。 同じくそのトランス部の第４の接続例を示す回路図である。 同じくそのトランス部の第５の接続例を示す回路図である。 同じくそのトランス部の図８と一部異なる構成例を示す模式的な平断面図である。

この発明による高電圧インバータ装置の第３の実施形態のトランス部の構成例を示す模式的な正面図である。 同じくその高電圧インバータ装置の回路図である。 同じくそのトランス部の一部異なる構成例を示す模式的な正面図である。 同じくそのトランス部のさらに異なる構成例を示す模式的な正面図である。 同じくそのトランス部の他の異なる構成例を示す模式的な正面図である。

この発明による高電圧インバータ装置の第４の実施形態のトランス部の構成例を示す模式的な平断面図である。 同じくそのトランス部の異なる構成例を示す模式的な平断面図である。 同じくそのトランス部の第１の接続例を示す回路図である。 同じくそのトランス部の第２の接続例を示す回路図である。 この発明によるプラズマ発生装置とそれを備えた画像形成装置の一実施形態を示す要部のみの構成図である。

この発明の基礎となる高電圧インバータ装置のトランスを２個使用した例を示す回路図である。 この発明の基礎となる高電圧インバータ装置のトランスを４個使用した例を示す回路図である。 図２７におけるトランス部の各トランスの配置と接続の例を示す模式的な平面図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔この発明の基礎となる高電圧インバータ装置〕
この発明の実施の形態を説明する前に、この発明の基礎となる高電圧インバータ装置について図２６〜図２８によって説明する。
図２６はこの発明の基礎となる高電圧インバータ装置のトランスを２個使用した例を示す回路図であり、図２７は同じくトランスを４個使用した例を示す回路図である。

表面改質処理等を行うための大気圧プラズマ発生装置に用いられる高電圧インバータ装置において、安定的な高電圧出力を得るためには大型のトランス等による昇圧が必要となる。高電圧の出力を得るに際し、トランスの励磁巻線と出力巻線の巻数比を大きくすると、その巻線抵抗や線間容量の増大による損失増加や使用可能周波数帯域の制限、コアの磁気飽和（フェライトコアの場合、飽和磁束密度は約0.2 tesla程度）やコア、巻線の発熱等の問題が生じる。

そこで、この問題を解決するために、高電圧インバータ装置におけるトランスを複数に分割し、その各トランスを同時に励磁して、その出力を積み上げることによって高電圧又は大電力が得られるようにしたのが、この高電圧インバータ装置（特願２０１１−６７５８４等）である。

図２６と図２７に示す高電圧インバータ装置は、共振トランスを構成するトランス部以外の構成は同じである。
これらの高電圧インバータ装置は、入力端子１ａ，１ｂから供給される直流電圧若しくは直流成分に脈流が重畳されたＳＥＬＶ（安全特別低電圧）以内の電圧を入力電圧Ｖinとする。その入力電圧Ｖinをスイッチングしてトランス部１００を構成する各トランスＴ１，Ｔ２又はＴ１〜Ｔ４の一次側の励磁巻線Ｎｐ１，Ｎｐ２又はＮｐ１〜Ｎｐ４（単に「Ｎｐ」とも称す）に断続的に励磁電流を流す。

それによって、二次側の出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２又はＮｓ１〜Ｎｓ４（単に「Ｎｓ」とも称す）から高電圧を出力し、出力端子２ａ，２ｂから入力電圧Ｖinより高い脈流高電圧の出力電圧Ｖoutを出力する。
入力電圧Ｖinは、商用電源からの交流（日本では５０Ｈｚ又は６０Ｈｚで実効電圧１００Ｖ）を整流回路で整流し、平滑回路で平滑して得る。

トランス部１００を構成するトランスＴ１，Ｔ２、およびトランス部２００を構成するトランスＴ１〜Ｔ４は、いずれも同一の特性を持つ別個のトランスである。
図２６に示す例は、トランス部１００を２個のトランスＴ１，Ｔ２によって構成し、その各励磁巻線Ｎｐ1，Ｎｐ２を並列に接続し、ＦＥＴによるスイッチング素子Ｑswのドレイン・ソース間と直列に、入力端子１ａ，１ｂ間に接続している。そのトランスＴ１，Ｔ２の各出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２は直列に接続し、その両端を出力端子２ａ，２ｂに繋げている。そのアース側の端子は、負側の入力端子１ｂにも接続している。出力端子２ａに繋がる出力線の途中に、直流成分をカットするためのコンデンサを挿入するようにしてもよい。

図２７に示す例は、トランス部２００を４個のトランスＴ１〜Ｔ４によって構成し、その各励磁巻線Ｎｐ1〜Ｎｐ４を全て並列に接続し、各出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４を全て直列に接続している点だけが相違する。

制御回路５は、発振回路を含む制御ＩＣ（集積回路）であり、入力電圧Ｖinによって動作する。そして、保護抵抗Ｒを介してスイッチング素子Ｑswのゲートに矩形波パルスのスイッチング信号を印加して、そのスイッチング素子Ｑswをオン・オフさせる。それによって、トランス部１００又は２００の励磁巻線Ｎｐに断続的に電流を流し、出力巻線Ｎｓにパルス波形の高電圧を発生させる。
なお、スイッチング素子Ｑswは、ドレインがトランス部１００又は２００の励磁巻線Ｎｐの一端に接続され、ソースは制御回路５内で負側の入力端子１ｂに接続されている。

トランス部１００又は２００の励磁巻線Ｎｐと並列に接続されたコンデンサＣとダイオードＤの直列回路は、スナバ回路を構成している。このスナバ回路は、各トランスＴ１〜Ｔ４のリセット用及びスイッチング素子Ｑswの電圧抑圧用に設けられている。
この高電圧インバータ装置において、スイッチング素子Ｑswがオン（ＯＮ）の期間に、トランス部１００又は２００の各トランスの励磁巻線Ｎｐに励磁エネルギーを溜め、スイッチング素子Ｑswがオフ（ＯＦＦ）の期間に、その各トランスがその溜めたエネルギーを放出して、各出力巻線Ｎｓに半波交流波形の出力電圧Ｖoutを出力する。

その出力電圧Ｖoutは、各トランスの出力巻線Ｎｓのインダクタンスと、その出力巻線Ｎｓの分布容量及び負荷の等価容量（負荷容量）との合成容量とによる並列共振回路によって発生する。
その出力電圧Ｖoutは、入力電圧Ｖinに対して、トランス部１００又は２００を構成する各トランスの励磁巻線Ｎｐと出力巻線Ｎｓの巻数比と、上記共振の鋭さを示すＱ値、及びトランスの個数ｎに応じて増加する。

なお、各トランスの出力巻線Ｎｓの出力電圧の波形の時間軸が同期していることが望ましい。そのために、トランスＴ１〜Ｔ４の特性が同じであることに加えて、スイッチング素子Ｑswのドレイン端子と各トランスの励磁巻線Ｎｐの負極側端子との各接続線の長さが略同じになるように、スイッチング素子Ｑswを配置するのが望ましい。

この高電圧インバータ装置は、磁路が全く違う別個のコアで同じ特性を持つトランスを少なくとも２個設け、その各励磁巻線を同時に励磁し、出力側において各出力巻線の出力電圧を加算あるいは乗算する。したがって、複数の励磁巻線に偏磁が生じることがなく、出力巻線の巻数を多くすることができるので、昇圧比が高い高電圧を連続して安定に、しかも安全に得ることができる。
同一の出力電圧に対してトランス１個あたりの電圧の低減、励磁側（スイッチング素子Ｑsw側）にかかる電圧の低減、それに伴う熱損失の低減などの効果も得られる。トランスが磁気飽和を起こすこともなくなる。

図２８は、図２７に示した高電圧インバータ装置におけるトランス部２００を構成する４個のトランスの配置と接続の例を示す模式的な平面図である。
トランスＴ１〜Ｔ４は、それぞれコアに励磁巻線Ｎｐと出力巻線Ｎｓが巻かれているが、その平面形状を簡略化して示している。Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれトランスＴ１〜Ｔ４の励磁巻線Ｎｐ１〜Ｎｐ４の巻き始め端、Ｅ１〜Ｅ４は同じくその巻き終わり端を示している。また、Ｓｓ１〜Ｓｓ４は、それぞれトランスＴ１〜Ｔ４の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４の巻き始め端、Ｅｓ１〜Ｅｓ４は同じくその巻き終わり端を示している。

トランスＴ１〜Ｔ４は、長手方向に一列に配置され、励磁巻線Ｎｐ１〜Ｎｐ４の各巻き始め端Ｓ１〜Ｓ４は共通に接続されて入力端子１ａに接続され、その各巻き終わり端Ｅ１〜Ｅ４も共通に接続されてスイッチング素子Ｑswのドレインに接続される。
トランスＴ１の出力巻線Ｎｓ１の巻き始め端Ｓｓ１は出力端子２ａに接続され、その巻き終わり端Ｅｓ１はトランスＴ２の出力巻線Ｎｓ２の巻き始め端Ｓｓ２に、その巻き終わり端Ｅｓ２はトランスＴ３の出力巻線Ｎｓ３の巻き始め端Ｓｓ３に、その巻き終わり端Ｅｓ３はトランスＴ４の出力巻線Ｎｓ４の巻き始め端Ｓｓ４に順次接続される。そして、その出力巻線Ｎｓ４の巻き終わり端Ｅｓ４は、入力端子１ｂと出力端子２ｂに接続される。

このような高電圧インバータ装置において、さらに高電圧の出力を得るためにはトランス部２００を構成するトランスの数を多くする必要がある。
しかし、トランスの数が増加するほど、各トランスの励磁巻線同士および出力巻線同士を接続する経路（出力ループ）が長くなり、全体のループ面積も大きくなる。昇圧率の高い回路であるため、励磁巻線側には大きな電流が流れ、出力巻線側には１０ＫＶ以上の高電圧がかかる。そのため経路の増加による損失や発熱が発生する。
また、そのループ長から誘導される磁場の影響によって、付近の低電圧で制御している回路にノイズが注入され、誤動作などの不具合を生じる恐れが生じる。さらに、各トランスの励磁巻線あるいは出力巻線を互いに結線する回路パターンが複雑になるという問題も生じる。

この発明による高電圧インバータ装置は、このような問題が生じないように、トランス部の構成を工夫したものである。
すなわち、トランス部を構成する複数の各トランスは、それぞれ独立した閉磁路を持つ同一形状（当然同一体積）のコアを有し、その各トランスの全てのコアをその一部を互いに隣接させて配置する。そして、全てのコアの互いに隣接した部分を束ねるように各トランスの励磁巻線あるいは出力巻線を一本の共通の巻線として巻回し、その各コアの互いに隣接しない部分に出力巻線あるいは励磁巻線を個別に巻回する。

〔高電圧インバータ装置の第１の実施形態〕
まず、この発明による高電圧インバータ装置の第１の実施形態について説明する。この実施形態はトランス部を２個のトランスで構成し、その励磁巻線を共通にしたものである。
図１はその高電圧インバータ装置のトランス部の構成例を示す模式的な正面図、図２はその高電圧インバータ装置の回路図である。
なお、これらの図及び以後に説明する図３〜図２４においても、前述した図２６〜図２８と対応する部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。

図１及び図２に示す第１の実施形態において、高電圧インバータ装置のトランス部１０を２個のトランスＴ１，Ｔ２で構成している点は、図２６によって説明した高電圧インバータ装置と同じである。
しかし、そのトランス部１０は、同一の特性を有する２個の各トランスＴ１，Ｔ２が、それぞれ独立した閉磁路を持つ同一形状（同一体積）のコア１１，１２を有する。各コア１１，１２としては、例えばそれぞれＵ型コアを２個組み合わせて使用する。

そして、そのトランスＴ１のコア１１とトランスＴ２のコア１２を、図１に示すように、その一部を互いに隣接させて配置する。この例では、コア１１の右側の縦磁路部とコア１２の左側の縦磁路部とを互いに側面を対向させて隣接させ、その対向する側面間にスペーサ１５を介在させて、互いに電気的及び磁気的に接触しないように配置している。
スペーサ１５は、耐熱性のある樹脂、セラミック、ワニス紙又はワニスクロス等の非磁性の絶縁材からなる。

その各コア１１，１２の互いに隣接した部分１１ａ，１２ａを束ねるように、各トランスＴ１，Ｔ２の励磁巻線Ｎｐを一本の共通の巻線として巻回する。また、その各コア１１，１２の互いに隣接しない部分１１ｂ，１２ｂに、それぞれ出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２を個別に巻回する。
そして図２に示すように、このトランスＴ１，Ｔ２の共通の励磁巻線Ｎｐの巻き始め端Ｓを入力端子１ａに、巻き終わり端Ｅをスイッチング素子Ｑswのドレインにそれぞれ接続する。一方、各出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２は直列に接続して、出力巻線Ｎｓ１の巻き始め端Ｓｓ１と、出力巻線Ｎｓ２の巻き終わり端Ｅｓ２を、それぞれ出力端子２ａ，２ｂに接続する。

このトランスＴ１，Ｔ２は、それぞれ磁路が独立したコア１１，１２を持つため、共通の励磁巻線Ｎｐに流れる励磁電流により発生する磁束がコア１１と１２をそれぞれ通過するため、各出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２にそれぞれ誘導により電圧を発生し、その出力が積み上げられて出力電圧Ｖoutとなる。ここで、コア１１，１２の互いに隣接した部分１１ａ，１２ａの断面積及び体積が等しく、励磁巻線Ｎｐに対して対称に配置されていると、励磁電流により生じる磁束はコア１１，１２に対してそれぞれ同量通過することとなり、各出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２に発生する電圧及び電流が等しくなる。

また、２個のトランスＴ１，Ｔ２は、励磁巻線Ｎｐが共通であるから同時に励磁され、各出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２の出力電圧波形の時間軸は同期する。したがって、各各出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２の出力電圧を最大限に加算することができる。
一つのトランスの磁路でのＮＩlimit（直流重畳特性）が例えば１００ＡＴとする。２倍の高出力を得るために単にコアの磁束断面積（実効断面積）を２倍取っても、ＮＩlimitは高々１割乃至２割の増大である。

この実施形態の構成によれば、トランスＴ１とＴ２の磁路が分離しているので加算となり、ＮＩlimitを２００ＡＴにすることが可能になる。また、大出力化に伴って損失が増えるが、トランスＴ１とＴ２が分離された複合型のトランス構成であるため、損失が分散される。また、表面積が大きくなるため放熱特性が絶大である。コアの温度上昇により直流重畳特性が低下するため、放熱性が良いことはコアの磁束回避に直結した効果となる。

さらに、２つのコア１１，１２を図１に示したように、一部を互いに隣接させて配置し、その互いに隣接した部分１１ａ，１２ａを束ねるように、トランスＴ１，Ｔ２に共通の励磁巻線Ｎｐを巻回しているので、励磁巻線側の経路がシンプルで短くなり、二次巻線側も含めた経路のループ長（ループ面積）が短くなる。そのため、高電圧の経路によるノイズを抑えることができる。

次に、この第１の実施形態におけるトランス部１０の一部異なる構成例を図３〜図５によって説明する。これらの図においても、図１と対応する部分には同一の符号を付している。
図３および図４は、トランス部１０を構成するトランスＴ１，Ｔ２のコア同士の磁気干渉を防ぐために導電体を設けた構成例である。

図３はその一例を示す図１と同様なトランス部の模式的な正面図であり、各トランスＴ１，Ｔ２のコア１１，１２が閉磁路を一つだけ持つ場合（Ｕ型コアによる例）である。
このトランス部１０は、殆ど図１に示したものと同じであるが、コア１１，１２の互いに隣接した部分１１ａ，１２ａの対向する側面間のスペーサ１５内に、板状の導電体１６を設けている。この導電体１６は銅又はアルミニウムのような非磁性で導電性のよい金属板であり、２つのコア１１と１２の間を磁気的に遮蔽する。

図４は他の例を示すトランス部の模式的な正面図であり、各トランスＴ１，Ｔ２のコア１１，１２がそれぞれ２つの閉磁路を持つ場合（Ｅ型コアによる例）である。
この場合も、一対のコア１１，１２の互いに隣接した部分１１ａ，１２ａの対向する側間のスペーサ１５内に、板状の導電体１６を設けている。さらに、その一対のコア１１，１２の外周を取り囲むように周回する短絡された導電体１７を設けている。この導電体１７も銅又はアルミニウムのような非磁性で導電性のよい帯状の金属板である。

そして、導電体１７によって短絡された経路以外の磁路部分に、共通の励磁巻線Ｎｐ及び各出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２を巻回する。この例では、各コア１１，１２の互いに隣接した部分１１ａ，１２ａに共通の励磁巻線Ｎｐを巻回し、中足部１１ｃ，１２ｃに各出力巻線Ｎｓ１，Ｎｓ２を巻回している。
複数のコアを一つの励磁巻線内に配置する際、コアの隣接部分から各磁路間への磁気干渉が起こる恐れがある。しかし、これらの例のように、各コア１１，１２の互いに隣接した部分１１ａ，１２ａの間に磁束と平行に導電体１６を配置することによって、各コア１１，１２から外へ出る磁束を導電体１６が受けるので、他コアへは届かず、コア１１，１２間の磁気干渉を防ぐことができる。

いずれの場合においても、磁気的な分離を保つため、コア間に挿入若しくはコアの周囲に配置する導電体１６，１７が複数のコアに接触してはならない。また、導電体１６と導電体１７も接触してはならない。そのため、コア１１，１２の外周と導電体１７との間にも、非磁性の絶縁材によるスペーサを介在させるとよい。
このような磁気的な分離により、各コア１１，１２の個々の磁路のＮＩlimit（直流重畳特性）を加算することができ、結果的に高出力化に向く複合トランスを構成できる。

図５は、第１の実施形態におけるトランス部のさらに異なる例を示す図１と同様な模式的な正面図である。この例では、トランス部１０を構成するトランスＴ１，Ｔ２の各コア１１，１２の互いに隣接する部分１１ａ．１２ａにそれぞれ磁気抵抗１８を設けている。磁気抵抗１８は非磁性材（エアギャップでもよい）であり、各コア１１，１２の互いに隣接する部分１１ａ，１２ａの磁路方向（長手方向）の中央部に設けられる。その他の構成は図１によって説明したトランス部１０と同じである。

このように、各コア１１，１２の磁路中にそれぞれ磁気抵抗１８を設けることにより、コア１１，１２のインダクション係数が低下するとともに直流重畳特性が増加し、高出力を得るに際して磁気飽和を起こしにくくなる。しかし、磁気抵抗１８の部分から漏洩磁束を生じやすくなり、外部へのノイズや巻線の発熱などの悪影響を生じる恐れがある。
そのため、この例では、磁気抵抗１８をコア１１，１２の共通の励磁巻線Ｎｐが巻回される部分の中央部に設けることにより、磁気抵抗によって生じる漏洩磁束が巻線内部でシールドされ、外部にノイズとして漏れにくくなる構成にしている。

これらの図３〜図５によって説明したように、トランス部を構成するトランスの各コアの互いに隣接する部分の間、あるいは外周に導電体を設けて磁気的に遮蔽したり、各コアの互いに隣接する部分にそれぞれ磁気抵抗を設けることは、以下に説明する他の各実施形態においても適用可能である。

〔高電圧インバータ装置の第２の実施形態〕
次に、この発明による高電圧インバータ装置の第２の実施形態について説明する。この実施形態はトランス部を４個のトランスで構成し、その励磁巻線を共通にしたものである。
図６は、その高電圧インバータ装置のトランス部の構成例を示す模式的な平断面図であり、図７はそのトランス部の外観を示す斜視図である。

この図６及び図７に示すトランス部２０は、同一の特性を持つ４個のトランスＴ１〜Ｔ４によって構成されている。その４個のトランスＴ１〜Ｔ４は、それぞれ独立した閉磁路を持つ同一形状のコア（Ｕ型コア）２１〜２４を有する。そして、その各トランスＴ１〜Ｔ４のコア２１〜２４は、その一部を互いに隣接させて配置している。

この例では、絶縁材からなる略円柱状のホルダを兼ねたスペーサ２５を設け、その外周面に９０°間隔で軸線方向に沿って溝を形成している。そして、各コア２１〜２４の一辺部をなす互いに隣接させる部分２１ａ〜２４ａを、それぞれスペーサ２５の各溝へ嵌合させて、各コア２１〜２４を９０°間隔で放射状（十字状）に保持する。したがって、各コア２１〜２４は、スペーサ２５によって互いに電気的及び磁気的に分離して配置される。
そして、その全てのコア２１〜２４の互いに隣接した部分２１ａ〜２４ａを束ねるように、各トランスＴ１〜Ｔ４の励磁巻線Ｎｐを一本の共通の巻線として巻回し、その各コア２１〜２４の互いに隣接しない部分２１ｂ〜２４ｂに、各トランスＴ１〜Ｔ４の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４を個別に巻回している。

図８は、その高電圧インバータ装置のトランス部の異なる構成例を示す模式的な平断面図であり、図９はそのトランス部の外観を示す斜視図である。
このトランス部２０は、図６及び図７に示したトランス部２０と、各トランスＴ１〜Ｔ４のコアの形状が異なっているが、その機能は同様であるから、図６及び図７と対応する部分には同じ符号を付している。

この図８及び図９に示すトランス部２０も、同一の特性を持つ４個のトランスＴ１〜Ｔ４によって構成されている。その４個のトランスＴ１〜Ｔ４は、それぞれ独立した閉磁路を持つ同一形状のコア（フェライト等による変形Ｕ型コア）２１〜２４を有する。
この例では、各コア２１〜２４の互いに隣接させる部分２１ａ〜２４ａを、それぞれ円柱をその軸線を通って互いに直交する二つの面で４等分割した形状に形成し、互いに隣接しない部分２１ｂ〜２４ｂはそれぞれ円柱状に形成している。

その各コア２１〜２４の互いに隣接させる部分２１ａ〜２４ａを、絶縁材からなる十字板状のスペーサ２９を介して互いに対向させて組合せ、略円柱状に固定する。それによって、各コア２１〜２４は９０°間隔で放射状（十字状）に保持され、スペーサ２９によって互いに電気的及び磁気的に分離して配置される。

そして、その全てのコア２１〜２４の互いに隣接した部分２１ａ〜２４ａがスペーサ２９を介して組み合わされた略円柱状の部分を束ねるように、各トランスＴ１〜Ｔ４の励磁巻線Ｎｐを一本の共通の巻線として巻回している。また、その各コア２１〜２４の互いに隣接しない部分２１ｂ〜２４ｂ（それぞれ円柱状）に、各トランスＴ１〜Ｔ４の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４を個別に巻回している。

図１０は、この第２の実施形態の高電圧インバータ装置のトランス部の第１の接続例を示す回路図である。トランス部２０以外の構成は図２７によって説明した高電圧インバータ装置と同様であるから、図示を省略している。
トランス部２０は、図６及び図７に示した構成、あるいは図８及び図９に示した構成のものである。

図６、図８、図１０において、各トランスＴ１〜Ｔ４の各出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４の各巻き始め端及び巻き終わり端には、図２７及び図２８に付した符号と同じ符号を付してある。そして、各出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４を積み上げるように全て直列に接続して、トランスＴ１の出力巻線Ｎｓ１の巻き始め端Ｓｓ１を出力端子２ａに接続し、トランスＴ４の出力巻線Ｎｓ４の巻き終わり端Ｅｓ４を出力端子２ｂと入力端子１ｂに接続する。
励磁巻線Ｎｐは各トランスＴ１〜Ｔ４に共通の一本の巻線であるから、その巻き始め端Ｓを入力端子１ａに接続し、巻き終わり端Ｅをスイッチング素子Ｑswのドレインに接続する。

この実施形態によれば、トランスＴ１〜Ｔ４の共通の励磁巻線Ｎｐから各出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４に変圧された電圧が直列に積み上げられ、インバータ出力となる出力端子２ａ，２ｂ間の出力電圧Ｖoutは、トランス１個毎の出力巻線の端子電圧の４倍となって得られる。トランス部２０を構成するトランスの数をｎ個とするとｎ倍になる。
また、独立したｎ個のトランスの各コアの磁路に対する励磁巻線を共通の一本にすることにより、励磁巻線側の経路を最小限にすることができる。また、それに応じた各コアの配置にしたことより、トランスの数の増加による出力巻線側の経路の長さの増加も少なくなる。総じて接続に要する経路が短くなる。

上述の実施形態では、４個のトランスＴ１〜Ｔ４の共通の励磁巻線Ｎｐに対して、各コア２１〜２４を放射状に配置したので、出力巻線の接続に要する経路長の増加を図２８に示した配置例と比べて少なく抑えることができる。例えば、ＥＥＲ４２コアを使用したトランスを４個配置した場合、ループ長で約７０％減、ループ面積では約９１％減と大幅に低減できる。
このように、高出力化のためにトランスの数を増加させても、各トランスの巻線の接続経路のループ長及びループ面積の増大を抑えることができるため、高電圧の経路によるノイズの発生を抑えることができる。そして、数十Ｗから数十ＫＷまで、具体的には２０Ｗから４０ＫＷくらいまで対応可能である。

ここで、コア２１〜２４の励磁巻線Ｎｐの内側に入る部分、すなわち、図６又は図８における互いに隣接する部分２１ａ〜２４ａの斜線部の体積及び面積が、図２８に示した個別接続のトランスＴ１〜Ｔ４の各励磁巻線内のコアの体積及び面積と同じと仮定する。すると、励磁巻線に対してのコアの実効断面積Ａｅはｎ（トランスの数、この例では４）倍となり、トランスのインダクション係数ＡＬもそれに応じて大きくなる。ＡＬ＝μ・Ａｅ／Ｌで、μ＝透磁率、Ｌ＝磁路長であるから、透磁率μと磁路長Ｌに変化がなければ、実効断面積Ａｅがｎ倍になればＡＬ値もｎ倍になる。

また、励磁巻線の巻数ＮＰは、励磁巻線の内側の磁束密度ΔＢに対し、ＮＰ＝Ｖin・Ｔon／（ΔＢ・Ａｅ）となる。そのため、仮に従来構成と等しい使用磁束密度で使用する場合、Ａｅがｎ倍になると励磁巻線の巻数ＮＰを１／ｎ倍にすることができる。ここでＶinはトランスの入力電圧、Ｔonはスイッチング素子ＱswのＯＮ時間である。

さらに、図８及び図９に示したコア形状にすると、各巻線を円形に巻くことができるので、コアの断面積に対して巻線の巻径が最小になるため、同じ出力電圧を得るために必要な巻線長を更に短縮することができる。なお、各コア２１〜２４の励磁巻線部及び出力巻線部（斜線部）の断面積及び体積は等しいものとする。

図１１〜図１４は、上述した第２の実施形態のトランス部２０を構成する各トランスＴ１〜Ｔ４の各出力巻線の第２〜第５の接続例を示す、図１０と同様な回路図である。
図１１は、各トランスＴ１〜Ｔ４の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４を全て並列に接続した第２の接続例である。この場合には、出力端子２ａ，２ｂから出力する出力電圧Ｖoutは、個々の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４の各出力電圧と同じになる。しかし、負荷に供給する電流の大きさは４倍になり、負荷電流が同じであれば、各出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４の出力電流は１／４ですむ。トランスの数がｎ個の場合は、負荷に供給する電流の大きさをｎ倍、あるいは各出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４の出力電流を１／ｎにすることができる。

図１２は、各トランスＴ１〜Ｔ４の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４のうち、出力巻線Ｎｓ１とＮｓ２、Ｎｓ３とＮｓ４をそれぞれ直列に接続し、その二組を並列に接続した第３の接続例である。この場合は、出力端子２ａ，２ｂから出力する出力電圧Ｖoutは、個々の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４の各出力電圧の２倍になり、負荷に供給する電流の大きさも２倍になる。

図１３は、各トランスＴ１〜Ｔ４の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４のうち、出力巻線Ｎｓ３とＮｓ４を直列に接続し、それを他の出力巻線Ｎｓ１、Ｎｓ２と並列に接続した第４の接続例である。
図１４は、各トランスＴ１〜Ｔ４の出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４のうち、出力巻線Ｎｓ２〜Ｎｓ４を直列に接続し、それを出力巻線Ｎｓ１と並列に接続した第５の接続例である。
この図１３と図１４に示す例は、並列接続する出力巻線の端子電圧が不揃いになるので、あまり好ましくない。

図１５は、図８及び図９に示したトランス部２０を一部変更した例を示す模式的な平断面図である。この例では、各トランスＴ１〜Ｔ４のコア２１〜２４の互いに隣接した部分２１ａ〜２４ａが対向する隙間に絶縁材のスペーサ２９を介在させているが、そのスペーサ２９内に十字板状の導電体２６を埋設している。
この導電体２６は銅又はアルミニウムのような非磁性で導電性のよい金属板であり、スペーサ２９の厚さの中央部に埋設され、図３に示した例と同様に、各コア２１〜２４の間を互いに磁気的に遮蔽する。

図６及び図７に示したトランス部２０においても、スペーサ２５内に板状の導電体を設けて、各トランスＴ１〜Ｔ４のコア２１〜２４の互いに隣接した部分２１ａ〜２４ａの間に導電体を介在させて、各コア２１〜２４の間を互いに磁気的に遮蔽するとよい。

いずれにおいても、コア２１〜２４がそれぞれ２つ以上の閉磁路を持つ形状の場合には、その各コア２１〜２４の外周を取り囲むように閉磁路の一部に沿って周回する短絡された導電体を設け、各コアの導電体によって短絡された経路以外の磁路部分に、共通の励磁巻線Ｎｐ及び各出力巻線Ｎｓ１〜Ｎｓ４を巻回するとよい。その場合、その導電体と各コアとが接触しないようにする必要があるので、各コア２１〜２４とその導電体との間にも絶縁材のスペーサを介在させるとよい。
このように、各コア２１〜２４を磁気的に分離することによって、各コア２１〜２４相互間の磁気干渉を防ぎ、個々の磁路の直流重畳特性を加算することができ、結果的に高出力化に向く複合トランスを構成することができる。

また、図６〜図９に示した各トランス部２０においても、図５に示したトランス部１０と同様に、各トランスＴ１〜Ｔ４のコア２１〜２４の互いに隣接する部分２１ａ〜２４ａ（共通の励磁巻線Ｎｐが巻回される部分）における磁路方向の中央部に、それぞれ磁気抵抗を設けてもよい。
このように各コア２１〜２４に磁気抵抗を設けることにより、コア２１〜２４のインダクション係数が低下するとともに直流重畳特性が増加し、高出力を得るに際して磁気飽和を起こしにくくなる。しかも、磁気抵抗によって生じる漏洩磁束が巻線内部でシールドされ、外部にノイズとして漏れにくい。

〔高電圧インバータ装置の第３の実施形態〕
次に、この発明による高電圧インバータ装置の第３の実施形態について、図１６〜図２０によって説明する。
この第３の実施形態は、図１〜図５によって説明した第１の実施形態におけるトランス部１０をトランス部３０に変更しただけである。そのトランス部３０を構成する２個のトランスＴ１，Ｔ２は、トランス部１０を構成するトランスＴ１，Ｔ２と同じコア１１，１２を使用している。

そして、そのトランスＴ１のコア１１とトランスＴ２のコア１２を、図１６に示すように、その一部を互いに隣接させて配置し、その対向する側面間にスペーサ１５を介在させて、互いに電気的及び磁気的に接触しないように配置している。
この第３の実施形態におけるトランスＴ１，Ｔ２が、第１の実施形態におけるトランスＴ１，Ｔ２と相違するのは、各コア１１，１２の互いに隣接した部分１１ａ，１２ａを束ねるように、各トランスＴ１，Ｔ２の出力巻線Ｎｓを一本の共通の巻線として巻回し、その各コア１１，１２の互いに隣接しない部分１１ｂ，１２ｂに、それぞれ励磁巻線Ｎｐ１，Ｎｐ２を個別に巻回している点だけである。

この図１６に示すトランス部３０の各トランスＴ１，Ｔ２の各巻線を、図１７に示すように接続して高電圧インバータ装置を構成している。この図１７は第１の実施形態の図２と対応する回路図である。
この第３の実施形態では、トランス部３０を構成するトランスＴ１，Ｔ２の励磁巻線Ｎｐ１とＮｐ２を並列に接続して、各巻き始め端Ｓ１，Ｓ２を入力端子１ａに、各巻き終わり端Ｅ１，Ｅ２をスイッチング素子Ｑswのドレインに、それぞれ接続している。
そして、トランスＴ１，Ｔ２に共通の出力巻線Ｎｓの巻き始め端Ｓｓを出力端子２ａに、巻き終わり端Ｅｓを出力端子２ｂに、それぞれ接続している。
あるいは、各トランスＴ１，Ｔ２の励磁巻線Ｎｐ１とＮｐ２を直列に接続して、入力端子１ａとスイッチング素子Ｑswのドレインとの間に接続するようにしてもよい。

このように複数のトランスの出力巻線を共通の一本の巻線にした場合、各トランスの励磁巻線の巻数（すべて同じ）をＮＰ、共通の出力巻線の巻数をＮＳとし、トランスの数をｎ個（この例では２個）としたとき、入力電圧Ｖinに対する出力電圧Ｖoutは、次のようになる。
各励磁巻線を並列接続した場合：Ｖout＝Ｖin×（ＮＳ／ＮＰ）×ｎ
各励磁巻線を直列接続した場合：Ｖout＝（Ｖin／ｎ）×（ＮＳ／ＮＰ）×ｎ
＝Ｖin×（ＮＳ／ＮＰ）

したがって、各トランスの励磁巻線を並列に接続した場合は、図２６によって説明した高電圧インバータ装置において、入力電圧Ｖinに対して各トランスの出力巻線に巻数比に応じて発生する電圧を加算した出力電圧Ｖoutが得られるのと同様になる。すなわち、１個のトランスのときの出力電圧のｎ倍（図１７の例では２倍）になる。ｎが４になれば出力電圧Ｖoutは４倍になる。

各トランスの励磁巻線を直列に接続した場合は、出力電圧Ｖoutはトランスが１個の場合と同じであるが、出力電流をｎ倍にでき、それによって供給電力をｎ倍にすることができる。また、出力電流がトランス１個の場合と同じでよければ、励磁電流を１／ｎにでき、発熱等の損失を低減できる。
複数のトランスの出力巻線を共通の一本にしたことと、それに適した図１６に示したようなコア配置にしたことによるその他の効果は、前述した第１の実施形態と同様である。

図１８、図１９に示すトランス部３０は、図３、図４によって説明したトランス部１０と同様に、２個のトランスＴ１，Ｔ２の各コア１１，１２を磁気的に分離する導電体１６、あるいはさらに遮蔽する導電体１７を設けたものである。
図２０に示すトランス部３０は、図５によって説明したトランス部１０と同様に、各トランスＴ１，Ｔ２のコア１１，１２の互いに隣接する部分１１ａ，１２ａにおける磁路方向の中央部に、それぞれ磁気抵抗１８を設けたものである。

これらにおいても、図３〜図５に示した第１の実施形態と相違する点は、各コア１１，１２の互いに隣接した部分１１ａ，１２ａを束ねるように、各トランスＴ１，Ｔ２の出力巻線Ｎｓを一本の共通の巻線として巻回し、その各コア１１，１２の互いに隣接しない部分１１ｂ，１２ｂ（図１９の場合は中足部１１ｃ，１２ｃ）に、それぞれ励磁巻線Ｎｐ１，Ｎｐ２を個別に巻回している点だけである。その効果も、第１の実施形態における各変更例と同様である。

〔高電圧インバータ装置の第４の実施形態〕
次に、この発明による高電圧インバータ装置の第４の実施形態について、図２１〜図２４によって説明する。
この第４の実施形態は、図６〜図１５によって説明した第２の実施形態におけるトランス部２０をトランス部４０に変更しただけである。そのトランス部４０を構成する４個のトランスＴ１〜Ｔ４は、トランス部２０を構成するトランスＴ１〜Ｔ４と同じコア２１〜２４を使用している。

そして、トランス部４０を構成するトランスＴ１〜Ｔ４の各コア２１〜２４を、図２１又は図２２に示すように、その一部を互いに隣接させて配置し、その間にスペーサ２５又は２９を介在させて、互いに電気的及び磁気的に接触しないように配置している。
この第４の実施形態におけるトランスＴ１〜Ｔ４が、第２の実施形態におけるトランスＴ１〜Ｔ４と相違するのは、各コア２１〜２４の互いに隣接した部分２１ａ〜２４ａを束ねるように、各トランスＴ１〜Ｔ４の出力巻線Ｎｓを一本の共通の巻線として巻回し、その各コア２１〜２４の互いに隣接しない部分２１ｂ〜２４ｂに、それぞれ励磁巻線Ｎｐ１〜Ｎｐ４を個別に巻回している点だけである。

図２１又は図２２に示すトランス部４０の各トランスＴ１〜Ｔ４の各巻線を、図２３又は図２４に示すように接続して高電圧インバータ装置を構成する。この図２３と図２４は第３の実施形態の図１０と対応する回路図である。
図２３に示す第１の接続例では、トランス部４０を構成するトランスＴ１〜Ｔ４の励磁巻線Ｎｐ１〜Ｎｐ４を全て並列に接続して、それを入力端子１ａとスイッチング素子Ｑswのドレインとの間に接続している。
そして、トランスＴ１〜Ｔ４に共通の出力巻線Ｎｓの巻き始め端Ｓｓを出力端子２ａに、巻き終わり端Ｅｓを出力端子２ｂに、それぞれ接続している。

図２４に示す第２の接続例では、トランス部４０を構成するトランスＴ１〜Ｔ４の励磁巻線Ｎｐ１〜Ｎｐ４を全て直列に接続して、それを入力端子１ａとスイッチング素子Ｑswのドレインとの間に接続している。共通の出力巻線Ｎｓの接続は図２３と同じである。
この実施形態において、トランス部４０を構成するトランスＴ１〜Ｔ４の励磁巻線Ｎｐ１〜Ｎｐ４を、図２３に示すように全て並列に接続した場合と、図２４に示すように全て直列に接続した場合の、出力電圧Vout及び出力電流については、第３の実施形態において説明した式で、ｎ＝４の場合に相当する。

この実施形態による効果も、前述した第２の実施形態による効果と同様である。
また、第３の実施形態における図１８〜図２０に示した変更例と同様に、トランスＴ１〜Ｔ４の各コア間や周囲に導電体を設けたり、コア内の磁路に磁気抵抗を設けたりすることもできる。それらによる効果も同様である。
以上の実施形態では、高電圧インバータ装置のトランス部を構成するトランスが２個の場合と４個の場合の実施形態について説明した。しかし、これらに限るものではなく、トランス部を構成するトランスの数を、３個あるいは５個以上にしてもよいことは勿論である。

〔プラズマ発生装置と画像形成装置の実施形態〕
次に、この発明によるプラズマ発生装置と、そのプラズマ発生装置を備えた画像形成装置の実施形態について、図２５によって説明する。
図２５は、そのプラズマ発生装置とそれを備えた画像形成装置の一実施形態を示す要部のみの構成図である。

プラズマ発生装置５０は、高電圧インバータ装置５１と、ローラ状の放電電極５２及びカウンタ電極５３と、カウンタ電極５３の外周に一体に設けたスリーブ状の誘電体５４とを備えている。放電電極５２は、銅アルミニウムのような導電性のよい金属によるロッド状の金属体５２ａと、その外周を覆う絶縁体（誘電体）５２ｂとからなる。
この放電電極５２とカウンタ電極５３は誘電体５４を挟んで対向し、シート材の搬送路の上側と下側にそれぞれ回転自在に支持されている。

高電圧インバータ装置５１は、前述したこの発明による高電圧インバータ装置のいずれかであり、前述した出力端子２ａを放電電極５２の金属体５２ａに接続し、出力端子２ｂをアースに接続している。一方、カウンタ電極５３もアースに接続している。
したがって、高電圧インバータ装置５１から出力される脈流の十数ＫＶの高電圧が、大気中で放電電極５２の金属体５２ａとカウンタ電極５３との間に印加される。それによって、放電電極５２からカウンタ電極５３に向けて大気圧プラズマ放電が発生し、誘電体５４の表面に沿うようにプラズマが形成される。この放電は、沿面放電又は無声放電、あるいは誘電体バリア放電とも称される。

このプラズマ発生装置５０の放電電極５２と誘電体５４との間を通して、シート材Ｓを搬送できるように、搬送ローラ対７１を設けると共に、誘電体５４及びカウンタ電極５３の両側に搬送路を形成するガイド板７２，７３を設けている。
このシート材Ｓは、コピーや印刷等に用いられる普通紙やコート紙の他、ＯＨＰシートを含む樹脂フィルム、カード、ハガキ等の厚紙や封筒等であり、このプラズマ発生装置５０の放電電極５２と誘電体５４との間を通してプラズマに触れさせることによって、その表面が改質処理される。その改質処理は、シート材の表面の撥水性を親水化する（濡れ性を高める）処理である。
その際、放電電極５２と誘電体５４を一体とするカウンタ電極５３がシート材Ｓの移動に連れ回りするので、プラズマが均一に発生し、改質がシート材Ｓの表面全体に均一に行われる。

このように、この実施形態ではこのプラズマ発生装置５０がシート材改質装置の役目を果し、そのシート材搬送方向の下流側に、シート材に画像を形成する画像形成部６０を備えて、画像形成装置を構成している。
その画像形成部６０には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色のライン型インクジェットヘッド６１ｙ，６１ｍ，６１ｃ，６１ｋを有するヘッドユニット６１が設けられている。

したがって、この画像形成部６０はインクジェット方式の画像形成部であり、さらには、フルカラーのライン型インクジェットヘッドを用いた画像形成部である。
なお、図２５では、各インクジェットヘッドにおけるインクの乾燥を防止するための部材等は図示を省略している。

また、ライン型インクジェットヘッドに代えて、ヘッドユニットをキャリッジに搭載して、シート材の搬送方向と直交する方向に走査しながら画像を形成する走査型のインクジェットヘッドを使用してもよい。
ヘッドユニット６１の下側には、無端広幅ベルト６２が、駆動ローラ６３と従動ローラ６４とテンションローラ６５に巻きつけられて所定の張力を与えられて、矢印Ｂ方向に周回移動（回動）されるように設けられている。テンションローラ６５は圧縮バネ６６によって押圧され、無端広幅ベルト６２に張力を与えている。

駆動ローラ６３と無端広幅ベルト６２を挟んで対向するように、ピンチローラ６７が回転自在に設けられ、駆動ローラ６３に接近する方向に押圧力が付与されている。
その無端広幅ベルト６２に、シート材Ｓをエアー吸引力によって密着させるか、静電吸着によって密着させる手段も設けられるが、それらは当業者に周知の技術であるから、ここでは説明を省略する。

この画像形成装置によれば、図示していないシート材給送部から順次給送されるシート材Ｓが、図２５の矢示Ａ方向から搬送ローラ対７１によって、プラズマ発生装置５０へ送り込まれる。そして、そのシート材Ｓがガイド板７２，７３に沿って、放電電極５２とカウンタ電極５３との間を、放電電極５２と誘電体５４に挟まれて図で左方へ搬送される。
その際に、シート材Ｓの表面がプラズマ放電によって発生したプラズマに接触して改質され、親水性が高められる。
その改質されたシート材Ｓが、プラズマ発生装置５０から出ると、駆動ローラ６３に支持された無端広幅ベルト６２とピンチローラ６７とに挟まれ、無端広幅ベルト６２の表面に密着して、ヘッドユニット６１と対向する画像形成位置を一定の速度で搬送される。

その間にヘッドユニット６１は、図示していない用紙先端検知センサによる用紙先端の検出時点からタイミングをとって、各色のインクジェットヘッド６１ｙ，６１ｍ，６１ｃｍ，６１ｋを駆動する。それによって、シート材Ｓの矢示Ｂ向への搬送に伴って、インクジェットヘッド６１ｙ，６１ｍ，６１ｃ，６１ｋの各先端のノズルから、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の液状記録剤である水性インク滴をシート材Ｓの表面に順次吐出させて、フルカラーの画像を形成する。

ヘッドユニット６１によって画像が形成された印刷済みシート材は、矢示Ｃ方向へ送られ、図示していない搬送ローラ対等によって機外に排出される。しかし、その印刷済みシート材の裏面にも画像を形成する場合には、図示していない反転搬送機構によって表裏を反転して、再びプラズマ発生装置５０へ給送する。そして、プラズマ発生装置５０でそのシート材の裏面の改質処理を行ってから、画像形成部６０へ送り込み、その裏面にヘッドユニット６１によって画像を形成する。

画像形成部６０の下流側に、ニス等のコート剤を塗布する後処理部を設けて、印刷済みシート材の表面にコート剤を塗布するようにしてもよい。その場合、印刷済みシート材の表面は既に改質されて親水化されているので、全面に均一にコート剤を塗布することができる。それによって、画像を形成したシート材の表面を保護したり、艶出しして付加価値を高めたりすることができる。

また、画像形成部として電子写真方式の画像形成部を備えた画像形成装置の場合、画像形成部の下流側にプラズマ発生装置５０を配置し、そのさらに下流側にコート剤を塗布する後処理部を設けるとよい。それによって、電子写真方式でトナーによる画像を転写及び定着されたシート材の表面を改質処理して、その全面に均一にコート剤を塗布することができる。それは、トナー粒子に含有されるワックスや定着時に付着するシリコンオイル等の影響によって、シート材の表面に形成される撥水性を有する部分を、プラズマ発生装置５０で改質して親水化できるからである。

プラズマ発生装置５０は、放電電極５２をシート材の搬送方向に沿って複数本並べて配置し、カウンタ電極５３及び誘電体５４を平板状に構成してもよい。放電電極５２をカウンタ電極５３に対して、接近及び離間する方向に移動可能に支持し、接近する方向に押圧力を付与しておくようにすれば、シート材をその厚さにかかわらずスムーズに搬送して、均質な改質処理を行うことが可能である。

この発明による画像形成装置は、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ装置、それらの複数の機能を持つデジタル複合機、業務用大型プリンタなどでもよい。また、カラー画像を形成するものに限らず、モノクロ画像を形成するものでもよいし、使用するシート材はカットシートに限らず、ロール状に巻かれた長尺シートでもよい。

この発明による高電圧インバータ装置、プラズマ発生装置、および画像形成装置は、それぞれ上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更、追加、あるいは省略および組合せ等が可能であることは言うまでもない。

１ａ，１ｂ：入力端子 ２ａ，２ｂ：出力端子 ５：制御回路
１０，２０，３０，４０，１００，２００：トランス部
１１，１２，２１〜２４：コア
１１ａ，１２ａ，２１ａ〜２４ａ：コアの互いに隣接させる（した）部分
１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ〜２４ｂ：コアの互いに隣接しない部分
１１ｃ，１２ｃ：コアの中足部
１５，２５，２９：スペーサ １６，１７，２６：導電体 １８：磁気抵抗
Ｔ１〜Ｔ４：トランス Ｎｐ，Ｎｐ１〜Ｎｐ４：励磁巻線
Ｎｓ，Ｎｓ１〜Ｎｓ４：出力巻線 Ｑsw：スイッチング素子
Ｖin：入力電圧 Ｖout：出力電圧

５０：プラズマ発生装置 ５１：高電圧インバータ装置 ５２：放電電極
５２ａ：金属体 ５２ｂ：絶縁体（誘電体） ５３：カウンタ電極
５４：誘電体 ６０：画像形成部 ６１：ヘッドユニット
６１ｙ，６１ｍ，６１ｃ，６１ｋ：ライン型インクジェットヘッド
６２：無端広幅ベルト ６３：駆動ローラ ６４：従動ローラ
６５：テンションローラ ６６：圧縮バネ ６７：ピンチローラ
７１：搬送ローラ対 ７２，７３：ガイド板

特許第３１５２２９８号公報

Claims (12)

1. 直流電圧若しくは直流成分に脈流が重畳された電圧を入力電圧とし、該入力電圧をスイッチングしてトランスの一次側の励磁巻線に励磁電流を流し、該トランスの二次側の出力巻線から前記入力電圧より高い電圧を出力する高電圧インバータ装置において、
   前記トランスを、同一の特性を持つ個別の３個以上のトランスによって構成し、
   その各トランスはそれぞれ独立した閉磁路を持つ同一形状のコアを有し、
   該各トランスの全てのコアが、その一部を絶縁材からなるスペーサを介して互いに隣接させて該スペーサによって放射状に保持され、互いに電気的及び磁気的に分離して配置されており、
   該全てのコアの互いに隣接した部分と前記スペーサとによる略円柱状の部分を束ねるように前記各トランスの前記励磁巻線が一本の共通の巻線として巻回され、
   前記各トランスの各コアの互いに隣接しない部分に前記出力巻線が個別に巻回されていることを特徴とする高電圧インバータ装置。
2. 請求項１に記載の高電圧インバータ装置において、前記３個以上の各トランスの前記各コアが隣接する部分には、該各コアの互いに隣接する面の間に前記スペーサ内に埋設した導電体を介在させたことを特徴とする高電圧インバータ装置。
3. 前記３個以上の各トランスの前記出力巻線を互いに直列に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高電圧インバータ装置。
4. 前記３個以上の各トランスの前記各コアの互いに隣接し前記励磁巻線が巻回される部分に、それぞれ磁気抵抗を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の高電圧インバータ装置。
5. 直流電圧若しくは直流成分に脈流が重畳された電圧を入力電圧とし、該入力電圧をスイッチングしてトランスの一次側の励磁巻線に励磁電流を流し、該トランスの二次側の出力巻線から前記入力電圧より高い電圧を出力する高電圧インバータ装置において、
   前記トランスを、同一の特性を持つ個別の３個以上のトランスによって構成し、
   その各トランスはそれぞれ独立した閉磁路を持つ同一形状のコアを有し、
   該各トランスの全てのコアが、その一部を絶縁材からなるスペーサを介して互いに隣接させて該スペーサによって放射状に保持され、互いに電気的及び磁気的に分離して配置されており、
   該全てのコアの互いに隣接した部分と前記スペーサとによる略円柱状の部分を束ねるように前記各トランスの前記出力巻線が一本の共通の巻線として巻回され、
   前記各トランスの各コアの互いに隣接しない部分に前記励磁巻線が個別に巻回されていることを特徴とする高電圧インバータ装置。
6. 請求項５に記載の高電圧インバータ装置において、前記３個以上の各トランスの前記各コアが隣接する部分には、該各コアの互いに隣接する面の間に前記スペーサ内に埋設した導電体を介在させたことを特徴とする高電圧インバータ装置。
7. 前記３個以上の各トランスの前記励磁巻線を互いに直列に接続したことを特徴とする請求項５又は６に記載の高電圧インバータ装置。
8. 前記３個以上の各トランスの前記各コアの互いに隣接し前記出力巻線が巻回される部分に、それぞれ磁気抵抗を設けたことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の高電圧インバータ装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の高電圧インバータ装置において、
   前記３個以上の各トランスの前記各コアがそれぞれ二つ以上の閉磁路を持ち、
   該各コアの外周を取り囲むように前記閉磁路の一部に沿って周回する短絡された導電体を設け、
   前記各コアと前記導電体との間にも絶縁材のスぺーサを介在させ、
   前記各コアの前記導電体によって短絡された経路以外の磁路部分に、前記励磁巻線及び出力巻線を巻回したことを特徴とする高電圧インバータ装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の高電圧インバータ装置と、放電電極と、該放電電極と対向するカウンタ電極と、前記放電電極と前記カウンタ電極との間に介在する誘電体とを備え、前記高電圧インバータ装置の出力電圧を前記放電電極と前記カウンタ電極との間に印加して、大気圧中でプラズマを発生させることを特徴とするプラズマ発生装置。
11. 請求項１０に記載のプラズマ発生装置と、シート材に画像を形成する画像形成部とを備え、
    前記画像形成部で画像を形成する前のシート材又は画像を形成した後のシート材を、前記プラズマ発生装置の前記放電電極と前記カウンタ電極との間を通して搬送し、前記プラズマによって該シート材の表面を改質することを特徴とする画像形成装置。
12. 前記画像形成部がインクジェットヘッドを有し、該インクジェットヘッドが吐出するインク滴によってシート材に画像を形成するインクジェット方式の画像形成部であり、該画像形成部で画像を形成する前のシート材を、前記プラズマ発生装置の前記放電電極と前記カウンタ電極との間を通して搬送し、前記プラズマによって該シート材の表面を改質して親水化することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。

Images