JP2015102214A - 駆動伝達装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源を駆動させることによって生じる振動や騒音を低減すると共に、駆動源の回転力を被駆動部に高精度に伝達する。【解決手段】駆動伝達装置５０において、モータ５１によって回転駆動される駆動プーリ５２と、感光体ドラム３０に連結された従動プーリ５３とに、ベルト５４が巻回され、モータ５１の回転駆動力が感光体ドラム３０に伝達される。ベルト５４の金属層５４ｂと駆動プーリ５２との間に誘電体層５４ａが第１の誘電体層として介在し、金属層５４ｂと従動プーリ５３との間に誘電体層５４ａが第２の誘電体層として介在する。そして、駆動プーリ５２の導電部とベルト５４の金属層５４ｂとの間に電位差を与えて両者を静電的に吸着させると共に、従動プーリ５３の導電部と金属層５４ｂとの間に電位差を与えて両者を静電的に吸着させる。【選択図】図４

Description

本発明は、駆動源の回転力をベルトを介して被駆動部に伝達する駆動伝達技術に関する。

従来、画像形成装置をはじめとする各種の装置において、モータ等の駆動源の回転力を被駆動部に伝達する駆動伝達装置が設けられる。

例えば、画像形成装置において、駆動源としてのモータの駆動力を、ギアを介して、被駆動部としての感光体ドラムや中間転写ベルトを駆動する駆動ローラに伝達する構成が採用されている。しかし、この構成では、駆動力が入力されるギア（駆動入力ギア）と出力されるギア（従動ギア）との間の回転伝達誤差（特にかみあい伝達誤差）が起振力となって振動が発生する。ギアで発生した振動が軸、軸受、側板などのギア支持部材に伝わり、大きな騒音を発生させてしまう可能性があった。

そこで、ギアに替えて、ベルトに貫通孔を設けると共にプーリに突起を設けることによって、ベルトに形成された貫通孔とプーリの突起とが噛み合ってベルトの滑りを抑制する駆動力伝達装置が知られている（特許文献１）。

特登録第４０８１６４４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ベルトが裂けてしまったり、ベルトが伸びたりすると、ベルトの貫通孔とプーリの突起とが噛み合わず、駆動力を高精度に伝達することができない可能性がある。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動源を駆動させることによって生じる振動や騒音を低減すると共に、駆動源の回転力を被駆動部に高精度に伝達することにある。

上記目的を達成するために本発明は、導電部を有し、駆動源によって回転駆動される駆動プーリと、導電部を有し、被駆動部に直接または間接的に連結される従動プーリと、導電部を有し、前記駆動プーリ及び前記従動プーリに巻回されるベルトとを有し、前記駆動源の回転力が、前記駆動プーリ、前記ベルト及び前記従動プーリを介して前記被駆動部に伝達される駆動伝達装置であって、少なくとも、前記駆動プーリと前記従動プーリ、又は、前記ベルトに誘電体層を有し、前記駆動プーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間に電位差を与えると共に、前記従動プーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間に電位差を与える付与手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、駆動源を駆動させることによって生じる振動や騒音を低減すると共に、駆動源の回転力を被駆動部に高精度に伝達できる。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動伝達装置を備える画像形成装置の模式的断面図である。 駆動伝達装置の斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４（ａ）の駆動伝達装置の電気的性質を表す等価回路を示す図である。 駆動伝達装置の模式的断面図である。 印加電圧と駆動力との関係を示す図である。 変形例の駆動伝達装置の模式的断面図である。 変形例の駆動伝達装置の模式的断面図、その等価回路を示す図である。 第２の実施の形態における駆動伝達装置の模式的断面図、その等価回路を示す図である。 変形例の駆動伝達装置の模式的断面図である。 変形例の駆動伝達装置の模式的断面図、その等価回路を示す図である。 変形例の駆動伝達装置の模式的断面図である。 第３の実施の形態の駆動伝達装置の斜視図である。 図１３のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図１４（ａ）に示す駆動伝達装置の電気的性質を表す等価回路を示す図である。 変形例の駆動伝達装置の模式的断面図、その等価回路を示す図である。 第４の実施の形態の駆動伝達装置の斜視図である。 図１６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 変形例の駆動伝達装置の模式的断面図である。 変形例の駆動伝達装置の模式的断面図である。 第５の実施の形態の駆動伝達装置の模式的断面図、その電気的性質を表す等価回路を示す図である。 第６の実施の形態の駆動伝達装置の模式的断面図、その電気的性質を表す等価回路を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動伝達装置を備える画像形成装置の模式的断面図である。以降、各図を通して同一符号は同一または対応する構成要素を示す。

本実施の形態では、駆動伝達装置が適用される装置の一例として電子写真方式のプリンタである画像形成装置１を挙げる。画像形成装置１は、不図示のプリンタ制御部からの制御信号に基づいて、記録紙４３に画像を印刷するための動作を行う。

この画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像を形成するための４つの画像形成部２２、２３、２４、２５を有する。各画像形成部２２〜２５の構成要素は同様であるので、代表してイエロー用の画像形成部２２について詳細に説明する。なお、４つの画像形成部を採用しているがこれに限定されず、例えばブラック用のみの１つであってもよい。

画像形成部２２において、回転駆動される像担持体としての感光体ドラム３０の表面には潜像が形成される。すなわち、一次帯電器２６は、感光体ドラム３０の表面を所定の電位に帯電させ、潜像形成の準備をする。そして、レーザースキャナ２９は画像データに従ってレーザービームを走査し、感光体ドラム３０の表面へ照射する。これにより、帯電した感光体ドラム３０上に画像データに対応した静電潜像が形成される。

現像器２８は、感光体ドラム３０上の潜像を現像してトナー画像を形成する。１次転写ローラ３３は、無端状の中間転写体である中間転写ベルト３１を挟んで感光体ドラム３０の反対側から電圧を加え、感光体ドラム３０上のトナー画像を中間転写ベルト３１上に転写する。ドラムクリーニングブレード２７は、転写終了後に感光体ドラム３０に残ったトナーを掻き落とす。

次にベルトユニットについて説明する。ベルトユニットは、中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１を回転可能に支持する複数のローラから構成される。これらのローラには、駆動ローラ３４、テンションローラ２１、３２、ステアリングローラ３５が含まれる。さらには、各感光体ドラム３０に対応し、対応する感光体ドラム３０に形成されたトナー像を中間転写ベルト３１に転写する１次転写ローラ３３が含まれる。さらには中間転写ベルト３１上に転写されたトナー像を記録紙４３に転写する２次転写上ローラ３６が含まれる。

ステアリングローラ３５は、中間転写ベルト３１の環状形状の内側から外側へ向かってバネ４２によって加圧され、且つ、移動可能に取り付けられていることから、中間転写ベルト３１に一定の張力を付与している。寄り検知センサ３８は、中間転写ベルト３１がトナー像を搬送する搬送方向と直交する方向における中間転写ベルト３１の寄り移動量を検知する。寄り検知センサ３８の検知結果に基づいてステアリングローラ３５の角度が制御されることによって、中間転写ベルト３１の寄り補正制御が行われる。

感光体ドラム３０上に形成されたトナー像は、１次転写ローラ３３によって中間転写ベルト３１上に一次転写される。同様の画像形成工程が各画像形成部２３、２４、２５においても行われることで各色のトナー像が各感光体ドラム３０に形成され、中間転写ベルト３１に各色のトナー像が重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト３１上にフルカラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト３１は、中間転写ベルト３１上のフルカラーのトナー像を、２次転写上ローラ３６及び２次転写下ローラ３７に挟まれる２次転写領域へ搬送する。

一方、記録紙４３が、給紙部から２次転写領域に搬送される。そして、中間転写ベルト３１上に形成されたトナー像が、２次転写上ローラ３６及び２次転写下ローラ３７の作用によって記録紙４３に転写される。このときに転写しきれずに中間転写ベルト３１上に残ったトナーは、クリーニングブレード３９によって除去される。

２次転写領域においてトナー像が転写された記録紙４３は不図示の定着器へと搬送される。定着器（不図示）は、ヒータを備えた定着ローラと、当該定着ローラを加圧する加圧ローラとを備えている。トナー像が担持された記録紙４３は、定着ローラと加圧ローラとに挟持されると共に、定着ローラと加圧ローラの回転によって搬送される。記録紙４３が搬送されている間、記録紙４３上のトナー像はヒータの熱と、定着ローラと加圧ローラとの圧力とによって記録紙４３に定着される。

次に、感光体ドラム３０の駆動軸１２２を回転駆動する駆動伝達装置５０について図２、図３で説明する。

本実施の形態では、駆動伝達装置５０によって、駆動源の回転駆動力が伝達されて回転駆動される被駆動部として感光体ドラム３０を例示し、駆動源としてはモータ５１を例示する。

駆動伝達装置５０を画像形成装置１に適用する場合、被駆動部の他の例としては、中間転写ベルト３１を駆動する駆動ローラ３４や、定着ローラ等であってもよい。また、１つの駆動プーリから１つの従動プーリに駆動力を伝達する構成に限らず、１つの駆動プーリから複数の従動プーリに駆動力を伝達する構成であってもよい。

図２は、本実施の形態の駆動伝達装置の斜視図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、モータ５１の出力軸５１ａの軸方向の断面を示す。

駆動伝達装置５０は、モータ５１の回転駆動力を減速して感光体ドラム３０に伝達するものである。駆動伝達装置５０は、駆動プーリ５２、従動プーリ５３、無端状のベルト５４を備える。駆動プーリ５２は、モータ５１の出力軸５１ａに結合されて回転駆動される。感光体ドラム３０は従動プーリ５３に対して連結され、従動プーリ５３の回転により感光体ドラム３０が回転する。ベルト５４は、駆動プーリ５２と従動プーリ５３とに掛け渡され、ベルト５４と両プーリ５２、５３との間の摩擦力により動力伝達が行われる。ベルト５４は例えば平ベルトであるが、両プーリ５２、５３との間で摩擦伝達を行える構造であればよく、ＶベルトやＶリブドベルト等であってもよい。

続いて、駆動伝達装置５０の各々の構成部品について詳述する。まずモータ５１の出力軸５１ａに結合された駆動プーリ５２は、導電性の金属材料を円筒形状に形成してなる。駆動プーリ５２は電気的に接地（ＧＮＤ）されている。

一方、感光体ドラム３０の駆動軸１２２に結合された従動プーリ５３は、駆動プーリ５２と同様に導電性の金属材料にて形成されてなる。ただし、駆動軸１２２と従動プーリ５３との結合部位は電気的に絶縁されている。これは、後述するように、従動プーリ５３とベルト５４とを静電的に吸着させるために、従動プーリ５３に電圧が印加されるからである。従動プーリ５３とベルト５４が静電的に吸着することによって、従動プーリ５３とベルト５４において滑りが生じてしまうことを抑制できる。

従動プーリ５３への電圧印加方法については導電性ブラシ等の印加部５６にて行われる。すなわち、図２、図３に示すように、付与手段（電圧印加部）である直流高圧電源５５が接続された印加部５６が従動プーリ５３の回転中心の近傍に設けられ、印加部５６を通じて直流高圧電源５５から従動プーリ５３に電圧が印加される。

ここで例示する感光体ドラム３０は、例えばブラック用の画像形成部２５のものとし、他の３つの感光体ドラム３０については、別途の伝達機構（別途のベルト及びプーリ等）を介して従動プーリ５３の回転が伝達される。ただし、これに限定されるものではなく、各々の感光体ドラム３０が、対応する従動プーリに連結され、各従動プーリが駆動プーリ５２と共にベルトで巻回される構成であってもよい。

図４（ａ）は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

ベルト５４は、図４（ａ）に示すように、ベルト５４が両プーリ５２、５３に接する領域（環状形状の内周面）に誘電体層５４ａを有し、誘電体層５４ａの外側に導電性のある金属層５４ｂを有している。誘電体層５４ａの材質は、ポリイミドの樹脂材料から構成され、従動プーリ５３の軸上に加わる回転負荷を駆動伝達するために必要な有効張力に対して十分な剛性を有していればよく、例示した材料に限定されるものではない。誘電体層５４ａの厚みは約７０μｍ、幅は約１０ｍｍであり、従動プーリ５３の軸上に加わる回転負荷を駆動伝達するために必要な有効張力に対して十分な剛性を有していれば、例示した厚みに限定されるものではない。また金属層５４ｂは、例えばＮｉ等のスパッタで形成され、厚みは１００ｎｍ程度である。

ベルト５４は電気的に非接地な状態とされ、従動プーリ５３の導電部である金属部分に高圧が印加されると共に、駆動プーリ５２の導電部である金属部分が接地されている。なお、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３については、それらの一部に導電性を有しない部分が存在していてもよい。以降の電気的接続に関する説明においては、特に言及がない限り、各プーリ５２、５３が有する導電部、すなわち金属材料の部分に関する接続を述べているものとする。

ベルト５４の幅方向の両側の端部である側縁部５４ｅは絶縁されている。これにより、ベルト５４の導電部である金属層５４ｂと駆動プーリ５２との間、及び、金属層５４ｂと従動プーリ５３との間における放電が防止される。

続いて駆動伝達装置５０における電気的作用について図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路を示す図である。図４（ｂ）に示すように、この回路は、駆動プーリ５２を電気的に接地し、従動プーリ５３に電圧を印加し、ベルト５４を非接地とした構成となっている。そして、駆動プーリ５２の導電部、ベルト５４の導電部（金属層５４ｂ）及び従動プーリ５３の導電部が電気的に直列に接続された回路となっている。

すなわち、駆動プーリ５２とベルト５４との間に介在する誘電体層５４ａによる容量成分と、従動プーリ５３とベルト５４との間に介在する誘電体層５４ａによる容量成分とが直列に接続されている。

この直列回路からも明らかなように、金属層５４ｂと駆動プーリ５２及び従動プーリ５３の各外周面とはそれぞれ、誘電体層５４ａを介して対面するため、誘電体層５４ａが仮想的なコンデンサを形成することとなる。金属層５４ｂと、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３との間にそれぞれ電界が生じて静電力が作用し、電気的に吸着することとなる。この静電吸着力が発生した結果、ベルト５４と、両プーリ５２、５３との間の垂直抗力が増して摩擦力が増大する。これにより、ベルト５４と両プーリ５２、５３との間の滑りを抑制することができ、伝達可能な駆動力を増加させることが可能となる。

次いで、静電吸着力の発生により、伝達可能な駆動力が増加することについて数式を用いて説明する。

まず静電吸着力について説明する。図４（ｂ）に示すように、直流高圧電源５５の電圧をＶに設定し、駆動プーリ５２とベルト５４の金属層５４ｂとの間の静電容量をＣ_１、従動プーリ５３と金属層５４ｂとの間の静電容量をＣ_２とする。直列回路のコンデンサの公式より、駆動プーリ５２と金属層５４ｂとの間の電位差をＶ_１、従動プーリ５３と金属層５４ｂとの間の電位差をＶ_２とすると、電位差Ｖ_１、Ｖ_２はそれぞれ数式１、２により表される。

ここで、ベルト５４の誘電体層５４ａの誘電率をε、厚みをｄとおく。単位面積あたりの静電吸着力については、駆動プーリ５２と金属層５４ｂとの間の静電吸着力をＰ_１、従動プーリ５３と金属層５４ｂと間の静電吸着力をＰ_２と記すと、数式３、４により表される。

続いて、静電吸着力による駆動力の増分について図５を用いて説明する。

まず駆動プーリ５２での伝達可能な駆動力を考える。ベルト５４を介して駆動プーリ５２から従動プーリ５３に伝達される駆動力は、駆動プーリ５２の張力差（有効張力）に相当する。ここで、ベルト５４が駆動プーリ５２と従動プーリ５３に取り付けられた状態におけるベルト５３に作用する張力（初張力）をＴ、ベルト５４の駆動プーリ５２への巻き付き角度をθ、ベルト５４と駆動プーリ５２との摩擦係数をμとする。すると、伝達可能な駆動力Ｆ_１は、オイラーの公式より数式５により表される。

一方、静電吸着力Ｐ_１が加わった結果、垂直抗力が増加して摩擦力が増えたことによって発生する伝達可能な駆動力Ｆ_２は、駆動プーリ５２の半径ｒ_１、ベルト５４の幅ｂとした場合、数式６により表される。

よって、テンションＴと静電吸着力Ｐ_１とにより発生する駆動プーリ５２における伝達可能な駆動力の合計（合計駆動力Ｆ_ｋ）は、数式７により表される。

数式７及び数式３から、合計駆動力Ｆ_ｋは、テンションＴには１次比例だが、静電吸着力Ｐ_１を発生させるための電位差Ｖ_１には２次比例であることが分かる。つまり駆動力を増加させるためにはテンションＴを増加させるよりも静電吸着力Ｐ_１を増加させた方が効果的である。

図６は、印加電圧と駆動力との関係を示す図である。これは、合計駆動力Ｆ_ｋを、数式７を用いて算出したものである。横軸が印加電圧（ボルト）、縦軸が駆動力（Ｋｇｆ）であり、印加電圧に駆動力が２次比例していることがわかる。例えば、感光体ドラム３０を適切に駆動するために必要な駆動力は３ｋｇｆである場合、必要な印加電圧は１３００Ｖ程度である。この電圧値は、一般の画像形成装置に設けられる高圧電源で十分まかなえるレベルである。

数式７と同様に、従動プーリ５３側で発生する駆動力の合計（合計駆動力Ｆ_ｊ）は数式８により表される。ここで従動プーリ５３の半径をｒ_２、ベルト５４の従動プーリ５３への巻き付き角をφ、ベルト５４及び従動プーリ５３間の摩擦係数をμとする。

なお、確実に滑りを発生させないようにするために、直流高圧電源５５による印加電圧の値は余裕を持って設定する必要がある。特に、静電吸着力無しでは最も滑りやすくなるプーリ（ここでは、ベルト５４の巻き付き角度が小さい駆動プーリ５２）にて滑りが発生しないように留意する。そのために、従動プーリ５３の軸上に加わる回転負荷を従動プーリ５３の半径ｒ_２で除算することで得られる値に安全率を乗算した数値よりも、合計駆動力Ｆ_ｋ及び合計駆動力Ｆ_ｊが大きくなるように設定される。

本実施の形態によれば、ベルト５４が駆動プーリ５２に巻回される領域においてベルト５４の金属層５４ｂと駆動プーリ５２との間に誘電体層５４ａが介在する。また、ベルト５４が従動プーリ５３に巻回される領域において金属層５４ｂと従動プーリ５３との間に誘電体層５４ａが介在する。そして、駆動プーリ５２の導電部とベルト５４の金属層５４ｂとの間に電位差を与えて両者を静電的に吸着させると共に、従動プーリ５３の導電部と金属層５４ｂとの間に電位差を与えて両者を静電的に吸着させるようにした。

これにより、ベルト５４とプーリ５２、５３との間の摩擦力を増加させ、駆動力伝達時の滑りを抑制することができる。ギアを用いた伝達機構に比し、振動や騒音の発生も著しく少なくなる。よって、振動や騒音の低減を確保しつつ、駆動プーリ５２とベルト５４、及び、従動プーリ５３とベルト５４との滑りを防止して駆動プーリ５２の回転力を従動プーリ５３へ高精度に伝達することができる。ギアを廃した駆動伝達装置において、感光体ドラム３０の回転駆動を安定して行うことができる。

また、静電吸着力で摩擦力が大きくなることから、テンションＴを過大な値に設定しなくて済む。そのため、長期使用による精度変化（プーリ５２、５３の支持軸の平行度等の変化）が抑制され、駆動伝達装置５０の耐久性の維持に有利である。

なお、ベルト５４は誘電体層５４ａと金属層５４ｂの２層構造としたが、これに限るものではなく、図４（ｂ）に示すものと同様の直列回路が構成されればよい。そのためにはまず、ベルト５４が駆動プーリ５２に巻回される領域において、ベルト５４の導電部である金属層５４ｂと駆動プーリ５２の導電部との間に介在する誘電体層（第１の誘電体層と呼称する）が必要である。また、ベルト５４が従動プーリ５３に巻回される領域において、ベルト５４の導電部である金属層５４ｂと従動プーリ５３の導電部との間に介在する誘電体層（第２の誘電体層と呼称する）が必要である。第１の誘電体層は、ベルト５４及び駆動プーリ５２の少なくとも一方に設けられればよく、第２の誘電体層は、ベルト５４及び従動プーリ５３の少なくとも一方に設けられればよい。これらの例を含め、図７に変形例を示す。

まず、図４（ａ）に示す例の構成に加えて、図７（ａ）に示すように、誘電体層５４ａをベルト５４の環状形状の外周面にも追加して、ベルト５４を３層構造としてもよい。この場合、図４（ａ）の例と同様に、誘電体層５４ａが第１の誘電体層及び第２の誘電体層として機能する。

あるいは、図７（ｂ）に示すように、駆動プーリ５２の外周面に誘電体層５２ａを設けると共に、従動プーリ５３の外周面に誘電体層５３ａを設け、ベルト５４はステンレス鋼等の金属層５４ｂの１層からなる構成としてもよい。金属層５４ｂの厚みは７０μｍ程度とする。

この場合、誘電体層５２ａが第１の誘電体層として機能し、誘電体層５３ａが第２の誘電体層として機能する。この場合の等価回路は、図４（ｂ）に示す等価回路に対して、駆動プーリ５２と金属層５４ｂとの間の誘電体層５４ａに代わって誘電体層５２ａとなり、金属層５４ｂと従動プーリ５３との間の誘電体層５４ａに代わって誘電体層５３ａとなる。

なお、図７（ｃ）に示すように、図７（ｂ）に示す例の構成に加えて、ベルト５４において金属層５４ｂの外周側に誘電体層５４ａを形成してもよい。

また、図示はしないが、図７（ｂ）に示す例の構成に加えて、ベルト５４を、内周側に誘電体層５４ａを設けた２層構造としてもよい。この場合、誘電体層５２ａと誘電体層５４ａとを合わせた厚み、誘電体層５３ａと誘電体層５４ａとを合わせた厚みを、いずれも図４（ａ）に示す誘電体層５４ａの厚みと同程度にする。金属層５４ｂの厚みは１００ｎｍ程度とする。この場合、誘電体層５２ａと誘電体層５４ａとが重なる部分が協働して第１の誘電体層として機能し、誘電体層５３ａと誘電体層５４ａとが重なる部分が協働して第２の誘電体層として機能する。

ところで、本実施の形態では、静電吸着力の発生のために従動プーリ５３側に電圧を印加し、駆動プーリ５２側を電気的に接地する形態を示した。しかしこれに限られず、図８（ａ）、（ｂ）に示す変形例を採用してもよい。すなわち、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動プーリ５２側に電圧を印加し、従動プーリ５３側を電気的に接地する形態でもよい。このように駆動プーリ５２側に電圧が印加される場合は、モータ５１の出力軸５１ａと駆動プーリ５２との結合部位は電気的に絶縁する必要がある。

本実施の形態によれば、直流高圧電源５５によって駆動プーリ５２とベルト５４、及び、従動プーリ５３とベルト５４が静電的に吸着される。従って、モータ５１を駆動させることによって生じる振動や騒音を低減すると共に、モータ５１の回転力を感光体ドラム３０に高精度に伝達することができる。

また、本実施の形態によれば、直流高圧電源５５によって駆動プーリ５２とベルト５４、及び、従動プーリ５３とベルト５４が静電的に吸着される。従って、駆動プーリ５２とベルト５４、及び、従動プーリ５３とベルト５４との間の滑りによってスリップ音が生じることを抑制することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対して、静電吸着力を発生させるための電圧印加の構成が異なり、それ以外の画像形成装置１の構成は同様である。

図９（ａ）は、本実施の形態の駆動伝達装置５０の模式的断面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路を示す図である。

第１の実施の形態では、図４（ａ）に示したように、駆動プーリ５２の導電部、ベルト５４の誘電体層５４ａ及び従動プーリ５３の導電部が電気的に直列に接続された。これに対し、第２の実施の形態では、図９（ａ）に示すように、駆動プーリ５２の導電部と従動プーリ５３の導電部とが電気的に並列に接続される。

駆動プーリ５２と従動プーリ５３とは直流高圧電源５５を用いて同電位とされる。各プーリ５２、５３への給電については、例えば、各プーリ５２、５３の中心近傍に導電性ブラシを接触させて行う。ベルト５４は第１の実施の形態と同様の２層構造であり、各プーリ５２、５３には誘電体層５４ａが接触し、金属層５４ｂは接地される。金属層５４ｂの接地は、導電性ブラシやコロ等の接触によって行う。

プーリ５２、５３の各外周面は、それぞれベルト５４の誘電体層５４ａを介して金属層５４ｂと対面している。その結果、図９（ｂ）に示すように、プーリ５２、５３と金属層５４ｂとが対面する領域において誘電体層５４ａが仮想的なコンデンサを形成することとなる。

すなわち、駆動プーリ５２とベルト５４との間に介在する誘電体層５４ａによる容量成分と、従動プーリ５３とベルト５４との間に介在する誘電体層５４ａによる容量成分とが並列に接続されている。

金属層５４ｂと、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３の各導電部との間にそれぞれ電界が生じて静電力が作用し、駆動プーリ５２とベルト５４、及び、従動プーリ５３とベルト５４とが電気的に吸着する。駆動プーリ５２とベルト５４、及び、従動プーリ５３とベルト５４に静電吸着力が発生して摩擦力が増大することによる作用は第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態において、静電吸着力の発生により、伝達可能な駆動力が増加することについて数式を用いて説明する。

まず静電吸着力について説明する。図９（ｂ）に示すように、この等価回路は並列回路である。そのため、直流高圧電源５５の電圧をＶに設定した場合、駆動プーリ５２とベルト５４の金属層５４ｂとの間の電位差Ｖ_１、従動プーリ５３と金属層５４ｂとの間の電位差Ｖ_２はいずれもＶと同じ値となる（Ｖ＝Ｖ_１＝Ｖ_２）。

単位面積あたりの静電吸着力については、駆動プーリ５２と金属層５４ｂとの間の静電吸着力Ｐ_１と従動プーリ５３と金属層５４ｂと間の静電吸着力Ｐ_２とは同じ値となり、これら静電吸着力Ｐ_１、Ｐ_２は、数式９により表される。

続いて、静電吸着力により伝達可能な駆動力については、第１の実施の形態で説明したのと同様である。各プーリ５２、５３で駆動可能な合計駆動力Ｆ_ｋ、合計駆動力Ｆ_ｊは、数式９で求められる静電吸着力Ｐ_１、Ｐ_２を数式７、８に代入すれば求めることができる。確実に滑りを発生させないような合計駆動力Ｆ_ｋ及び合計駆動力Ｆ_ｊを設定するために、安全率を考慮して直流高圧電源５５による印加電圧を設定する点は第１の実施の形態と同様である。

ところで、本実施の形態においても、ベルト５４は２層構造に限定されず、ベルト５４の金属層５４ｂと駆動プーリ５２の導電部との間に介在する第１の誘電体層と、金属層５４ｂと従動プーリ５３との間に介在する第２の誘電体層とを有すればよい。従って例えば、図７（ａ）〜（ｃ）と同様に、図１０（ａ）〜（ｃ）に示した変形例を採用することができる。

また、図１１（ａ）、（ｂ）に本実施の形態の変形例を示す。図１１（ａ）、（ｂ）に示す例では、直流高圧電源５５がベルト５４に電圧を印加し、従動プーリ５３及び駆動プーリ５２が電気的に接地されている。

駆動プーリ５２及び従動プーリ５３は、各プーリ５２、５３の支持軸を介して接地してもよいし、各プーリ５２、５３の中心近傍に導電性ブラシを接触させて接地してもよい。ベルト５４の金属層５４ｂへの給電は、導電性ブラシやコロ等の接触によって行える。静電吸着力Ｐ_１、Ｐ_２、合計駆動力Ｆ_ｋ、合計駆動力Ｆ_ｊの算出、さらには安全率を考慮した直流高圧電源５５の印加電圧の設定については図９の例と同様である。

また、図１１に例示するような、直流高圧電源５５がベルト５４に電圧を印加する構成においても、ベルト５４は２層構造に限定されない。ベルト５４の金属層５４ｂと駆動プーリ５２の導電部との間に介在する第１の誘電体層と、金属層５４ｂと従動プーリ５３との間に介在する第２の誘電体層とを有する構成とすればよい。従って例えば、図１０（ａ）〜（ｃ）と同様に、図１２（ａ）〜（ｃ）に示した変形例を採用することができる。

（第３の実施の形態）
第１、第２の実施の形態では、ベルト５４を介して駆動プーリ５２の回転が伝達される従動プーリは１つであった。これに対し、第３の実施の形態では、従動プーリを複数（例えば２つ）とする。

図１３は、第３の実施の形態の駆動伝達装置５０の斜視図である。

図１３に示すように、一本のベルト５４を、駆動プーリ５２と従動プーリ５３と従動プーリ５７とに掛け渡す。従動プーリ５３と従動プーリ５７の構成は同様である。モータ５１により回転駆動される駆動プーリ５２の回転を、ベルト５４を介して従動プーリ５３、５７に伝達し、２つの感光体ドラム３０を回転させる構成である。なお、従動プーリの数は３以上であってもよい。

図１４（ａ）は、図１３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示す駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路を示す図である。

ベルト５４、駆動プーリ５２、従動プーリ５３、５７の基本的構成は、第２の実施の形態（図９）に示したベルト５４、駆動プーリ５２、従動プーリ５３と同様である。

図１４（ａ）に示すように、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３、５７の導電部に直流高圧電源５５を用いて電圧を印加し、ベルト５４の金属層５４ｂを接地する。すると、図１４（ｂ）に示すように、プーリ５２、５３、５７の各外周面と金属層５４ｂとがそれぞれ対面する３つの領域において誘電体層５４ａが仮想的なコンデンサを形成することとなる。これにより静電吸着力が発生して摩擦力が増加し、プーリ５２、５３、５７とベルト５４との滑りが抑制される。上記説明と同様に、ベルト５４の巻き付き角度が小さい駆動プーリ５２にて滑りが発生しないように留意して、直流高圧電源５５による印加電圧を設定する。

この場合、駆動プーリ５２と金属層５４ｂとの間の誘電体層５４ａが第１の誘電体層として機能する。従動プーリ５３、５７と金属層５４ｂとの間の誘電体層５４ａが第２の誘電体層として機能する。

また、図１５（ａ）、（ｂ）に本実施の形態の変形例を示す。図１５（ａ）、（ｂ）に示す例では、直流高圧電源５５がベルト５４に電圧を印加し、従動プーリ５３、５７及び駆動プーリ５２が電気的に接地されている。

なお、図１４または図１５の構成においても、図１０に示したような変形例が適用可能な点は第２の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、直流高圧電源５５によって駆動プーリ５２とベルト５４、及び、従動プーリ５３、５７とベルト５４が静電的に吸着される。従って、モータ５１を駆動させることによって生じる振動や騒音を低減すると共に、モータ５１の回転力を感光体ドラム３０に高精度に伝達することができる。

また、本実施の形態によれば、直流高圧電源５５によって駆動プーリ５２とベルト５４、及び、従動プーリ５３、５７とベルト５４が静電的に吸着される。従って、駆動プーリ５２とベルト５４、従動プーリ５３とベルト５４、及び、従動プーリ５７とベルト５４との間の滑りによってスリップ音が生じることを抑制することができる。

（第４の実施の形態）
第１〜第３の実施の形態では、全てのプーリが環状形状のベルト５４の内側に配置された構成であったが、図１６〜図１９にも例示するように、一部のプーリがベルト５４の外側に配置されてもよい。

図１６は、第４の実施の形態の駆動伝達装置５０の斜視図である。図１７は、図１６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

第４の実施の形態では、第３の実施の形態に対して、駆動プーリ５２がベルト５４の外側に配置される点が異なる。また、誘電体層５２ａは、ベルト５４の金属層５４ｂの内側だけでなく、金属層５４ｂの外側にも設けられる。その他の構成は第３の実施の形態と同様である。

駆動プーリ５２及び従動プーリ５３、５７の各導電部に、直流高圧電源５５を用いて電圧を印加すると共に、ベルト５４の金属層５４ｂを接地している。図１７に示す駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路は図１４（ｂ）に示すのと同様となる。この構成では、駆動プーリ５２と金属層５４ｂとの間の外側の誘電体層５４ａが第１の誘電体層として機能する。従動プーリ５３、５７と金属層５４ｂとの間の内側の誘電体層５４ａが第２の誘電体層として機能する。

ところで、本実施の形態では、静電吸着力の発生のために従動プーリ５３、５７及び駆動プーリ５２の側に電圧を印加し、ベルト５４の側を電気的に接地する形態を示した。しかしこれに限られず、図１８に示す変形例を採用してもよい。すなわち、図１８に示すように、ベルト５４の側に電圧を印加し、従動プーリ５３、５７及び駆動プーリ５２を電気的に接地する形態でもよい。図１８に示す駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路は図１５（ｂ）に示すのと同様となる。

図１６〜図１８に示す例では、ベルト５４の内側面及び外側面に誘電体層５４ａを設けた。しかし、図１９（ａ）に変形例を示すように、誘電体層を、ベルト５４に設けるのではなく、各プーリに設けてもよい。

すなわち、図１９（ａ）に示すように、駆動プーリ５２の外周面に誘電体層５２ａを設けると共に、従動プーリ５３、５７の各外周面に誘電体層５３ａ、５７ａを設ける。そしてベルト５４はステンレス鋼等の金属層５４ｂの１層からなる構成とする。この場合、誘電体層５２ａが第１の誘電体層として機能し、誘電体層５３ａ、５７ａが第２の誘電体層として機能する。なお、この例においても、図１８に示すものと同様に、ベルト５４の側に電圧を印加すると共に、従動プーリ５３、５７及び駆動プーリ５２を電気的に接地する形態としてもよい。

なお、第３の実施の形態のように従動プーリが複数ある場合は、従動プーリのうち環状形状のベルトの内側に配置されるものと外側に配置されるものと混在してもよい。また、駆動プーリがベルト５４の内側に配置され従動プーリが外側に配置されてもよい。

例えば、図１９（ｂ）に変形例を示すように、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３がベルト５４の内側に配置される。従動プーリ５７がベルト５４の外側に配置される。そして、ベルト５４の金属層５４ｂの内側と外側とに誘電体層５４ａが設けられる。この場合、内側の誘電体層５４ａは、第１の誘電体層及び第２の誘電体層として機能し、外側の誘電体層５４ａは、第２の誘電体層として機能する。

なお、図１６〜図１９に例示した構成においては、上記説明と同様に、静電吸着力無しでは最も滑りやすくなるプーリに留意して、直流高圧電源５５による印加電圧を設定する。ここではベルト５４の巻き付き角度が小さいまたはベルト５４の巻き付き長さが短いプーリ（駆動プーリ５２または従動プーリ５７）の滑りに留意する。

（第５の実施の形態）
第３、第４の実施の形態では、駆動プーリ５２の導電部と従動プーリ５３の導電部とが電気的に並列に接続された。しかしこれに限られず、直列接続と並列接続とが混在してもよい。

図２０（ａ）は、第５の実施の形態の駆動伝達装置５０の模式的断面図である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に示す駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路を示す図である。

駆動プーリ５２及び従動プーリ５３、５７がベルト５４の内側に配置される。そして、ベルト５４の金属層５４ｂの内側に誘電体層５４ａが設けられる。図２０（ａ）に示すように、駆動プーリ５２を電気的に接地し、従動プーリ５３、５７には直流高圧電源５５を用いて同電位となる電圧が印加される。ベルト５４は非接地とされる。これにより、電気的に、従動プーリ５３の導電部と従動プーリ５７の導電部とが並列に接続されたものに対して、駆動プーリ５２の導電部が直列に接続された構成となる。

（第６の実施の形態）
上記各実施の形態では、共通の直流高圧電源５５を用いて各プーリに電圧が印加されたが、直流高圧電源を複数設けてもよい。

図２１（ａ）は、第６の実施の形態の駆動伝達装置５０の模式的断面図である。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示す駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路を示す図である。

直流高圧電源５５Ａにより駆動プーリ５２に電圧が印加されると共に、直流高圧電源５５Ｂにより従動プーリ５３電圧が印加される。ベルト５４の金属層５４ｂは接地される。ベルト５４の金属層５４ｂの内側に誘電体層５４ａが設けられる。

なお、第５、第６の実施の形態においても、誘電体層を各プーリの外周面に設けてもよい。

なお、駆動プーリの直径が従動プーリの直径より大きい増速系にも本発明を適用可能である。また、摩擦係数が駆動プーリと従動プーリとで異なる場合もある。そのため、実質的に、静電吸着力無しでは最も滑りやすくなるプーリにて滑りが生じないように、印加電圧の値を設定するのがよい。

なお、上記各実施の形態の駆動伝達装置５０において、摩擦力を増加させるために得る静電的な吸着力の元はクーロン力が主であるが、ジョンセンラーベック(Johnsen-Rahbek)力による吸着力が除外されるものではない。

なお、駆動伝達装置５０による回転力の伝達対象となる被駆動部と駆動源とは、複数組設けてもよく、各組に対して本発明を適用することができる。また、被駆動部と従動プーリとの連結、駆動源と駆動プーリとの連結は、直接でなく間接的であってもよい。

本発明は、画像形成装置に限られず、シート処理装置やその他の各種装置にも適用可能である。また、画像形成装置に適用する場合でも、電子写真方式に限られず、熱転写方式、インクジェット方式等の他の方式の画像形成装置にも適用可能である。例えば、インクジェット方式においては、キャリッジを駆動するためのキャリッジベルトが被駆動部となり得る。熱転写方式においては、プラテンローラが被駆動部となり得る。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

３０ 感光体ドラム
５０ 駆動伝達装置
５１ モータ
５２ 駆動プーリ
５２ａ、５４ａ、５３ａ、５７ａ 誘電体層
５３、５７ 従動プーリ
５４ ベルト
５４ｂ 金属層
５５ 直流高圧電源

Claims (12)

1. 導電部を有し、駆動源によって回転駆動される駆動プーリと、
   導電部を有し、被駆動部に直接または間接的に連結される従動プーリと、
   導電部を有し、前記駆動プーリ及び前記従動プーリに巻回されるベルトとを有し、
   前記駆動源の回転力が、前記駆動プーリ、前記ベルト及び前記従動プーリを介して前記被駆動部に伝達される駆動伝達装置であって、
   少なくとも、前記駆動プーリと前記従動プーリ、又は、前記ベルトに誘電体層を有し、
   前記駆動プーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間に電位差を与えると共に、前記従動プーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間に電位差を与える付与手段を有することを特徴とする駆動伝達装置。
2. 前記ベルトを非接地とし、且つ、前記付与手段は、前記駆動プーリの前記導電部と前記従動プーリの前記導電部との間にも電位差を与えることを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
3. 前記駆動プーリの前記導電部、または、前記従動プーリの前記導電部のいずれかが接地されることを特徴とする請求項２に記載の駆動伝達装置。
4. 前記ベルトの前記導電部は接地されることを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
5. 前記駆動プーリの前記導電部、及び、前記従動プーリの前記導電部は接地されることを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
6. 前記付与手段は、前記駆動プーリと前記ベルトとの間に介在する誘電体層による容量成分と、前記従動プーリと前記ベルトとの間に介在する誘電体層による容量成分とが直列に接続されるように、前記駆動プーリの前記導電部、又は、前記従動プーリの前記導電部に電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
7. 前記付与手段は、前記駆動プーリと前記ベルトとの間に介在する誘電体層による容量成分と、前記従動プーリと前記ベルトとの間に介在する誘電体層による容量成分とが並列に接続されるように、前記駆動プーリの前記導電部と前記従動プーリの前記導電部に電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の駆動伝達装置。
8. 前記誘電体層は、前記駆動プーリの外周面及び前記従動プーリの外周面に設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
9. 前記駆動プーリ及び前記従動プーリはいずれも環状の前記ベルトの内側に配置され、前記誘電体層は、前記ベルトの内周面に設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
10. 前記ベルトの幅方向の縁部は絶縁されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動伝達装置を備えた画像形成装置であって、
    前記被駆動部は、トナー像が担持される像担持体であることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動伝達装置を備えた画像形成装置であって、
    前記被駆動部は、感光体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトを回転駆動させるためのローラであることを特徴とする画像形成装置。