JP2015191122A

JP2015191122A - 駆動伝達装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2015191122A
Application number: JP2014068639A
Authority: JP
Inventors: 修平浜田; Shuhei Hamada; 有里森; Yuri Mori; 木山　耕太; Kota Kiyama; 耕太木山; 徹宮澤; Toru Miyazawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02
Also published as: US20150277338A1; US9291982B2

Abstract

【課題】プーリとベルトとの間の発熱を抑制する。
【解決手段】プーリ２１、２２とベルト２３との間に電位差を与えて互いをジョンセンラーベック力により吸着させる。駆動プーリ２１の金属部２１ａ、誘電体層２１ｄ、ベルト２３、従動プーリ２２の誘電体層２２ｄ、金属部２２ａがこの順で電気的に直列に接続された直列回路において、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の間に電圧が印加される。金属部２１ａとベルト２３との間の電位差をＶ_１、金属部２２ａとベルト２３との間の電位差をＶ_２、駆動プーリ２１へのベルト巻き付き長さをＬ_１、従動プーリ２２のベルト巻き付き長さをＬ_２（Ｌ_２＞Ｌ_１）とする。金属部２２ａの幅を金属部２１ａの幅より小さくすることでＬ_２×Ｖ_２＞Ｌ_１×Ｖ_１を成立させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動プーリ及び従動プーリに巻回されるベルトによって駆動源の回転力が被駆動部に伝達される駆動伝達装置等に関する。

従来、複写機やプリンタ等の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や従動部品に伝わり、大きな騒音を発生させる可能性があった。画像形成装置においては、縞状の画像や濃度にムラのある画像が形成されたり、画像にスジやムラ等の劣化を生じさせたりするおそれもある。

特に、駆動入力ギアと従動ギアのかみ合い部分においては、モータの回転速度を減速させるために駆動入力ギアの歯と従動ギアの歯とが接触する。そのため、駆動伝達機構の初段においては、噛み合い部の速度が速いために振動・騒音の発生が顕著である。

そこで、プーリとベルトとを静電的に吸着させて、プーリとベルトとの滑りを抑制する技術が知られている（特許文献１）。この技術では、プーリとしての駆動ローラの芯金にバイアスを印加することにより、駆動ローラと中間転写ベルトとの間に静電吸着力を作用させ、駆動ローラの駆動力を中間転写ベルトへと伝達している。

特開平８−１４６７８３号公報

特許文献１のような構成において、モータの回転速度を減速して駆動力を駆動プーリからベルトを介して従動プーリへと伝達させる場合、駆動プーリと従動プーリの直径を異ならせる必要がある。即ち、ベルトが駆動プーリに掛け回されている長さが、ベルトが従動プーリに掛け回されている長さよりも短くした減速系とする必要がある。

ところで、静電力（ジョンセンラーベック(Johnsen-Rahbek)力）を発生させるために、ベルトの導電部とプーリの導電部との間に電圧を印加すると、介在する誘電体層に電流が流れてジュール熱が発生する。

ここで、ベルトのプーリへの巻き付き長さと電気的な抵抗値とは反比例する。例えば、ベルトの巻き付き長さの長いプーリは、巻き付き長さの短いプーリに比べて、誘電体層を介してベルトに接触する面積が大きい。そのため、巻き付き長さの長いプーリの側の方が、プーリの導電部とベルトの導電部との間の合計の抵抗値は小さくなる。

例えば上記減速系では、従動プーリよりも駆動プーリの方が、ベルトの巻き付き長さが短いので、駆動プーリとベルトとの間の抵抗値が従動プーリとベルトとの間の抵抗値よりも大きい。

このような減速系において、例えば、駆動プーリ、ベルト、従動プーリを電気的に直列に接続して静電力により各プーリとベルトとを吸着させる構成を考える。直列回路における駆動プーリと従動プーリとの間に電位差を与えた場合、抵抗値の差異によって、駆動プーリにかかる電圧が従動プーリにかかる電圧よりも大きくなる。

これにより、駆動プーリとベルトとの間の吸着力が従動プーリとベルトとの間の吸着力よりも大きくなる。そのため、従動プーリとベルトとの間に滑りが生じてしまう。従って、駆動プーリからベルトを介して従動プーリへと駆動力を伝達する構成とする場合、従動プーリとベルトとで滑りが生じないように、電源から供給する電圧を設定することが検討される。

ここで、ベルトの導電部とプーリの導電部との間に電圧を印加しているので、駆動プーリに流れる電流量と従動プーリに流れる電流量とは等しい。駆動プーリに印加される電圧が従動プーリに印加される電圧よりも大きいので、駆動プーリに生じるジュール熱によって駆動プーリが過剰に発熱してしまう。これにより、プーリ及びベルトの全体としての発熱量が大きくなってしまう。

全体としての発熱が大きいと、ベルトの長さやプーリの外形が変化し、あるいは周囲の温度が上昇してしまい、ベルトとプーリとの間に生じる静電吸着力が安定せず、ベルトとプーリで滑りが生じる可能性がある。

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る。その目的は、プーリとベルトとの間の発熱を抑制することにある。

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少なくとも１つの従動プーリと、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、前記駆動プーリ及び前記従動プーリに誘電体層が設けられるか、前記ベルトに誘電体層が設けられるか、または前記駆動プーリ及び前記従動プーリと前記ベルトとの双方に誘電体層が設けられ、前記設けられた誘電体層が、前記ベルトが前記駆動プーリに巻回される領域において前記ベルトの前記導電部と前記駆動プーリの前記導電部との間に介在すると共に、前記ベルトが前記従動プーリに巻回される領域において前記ベルトの前記導電部と前記従動プーリの前記導電部との間に介在し、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前記従動プーリの前記導電部とがこの順で電気的に直列に接続され、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電位差を与えることで、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を静電的に吸着させると共に、前記ベルトの前記導電部と前記従動プーリの前記導電部とを静電的に吸着させる電圧印加手段を有し、前記駆動プーリと前記従動プーリとは前記ベルトの巻き付き長さが異なっていて、前記駆動プーリ及び前記従動プーリには、前記ベルトの巻き付き長さが短い方の第１のプーリと前記ベルトの巻き付き長さが長い方の第２のプーリとが存在し、前記第２のプーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間の電位差に前記第２のプーリへの前記ベルトの巻き付き長さを乗じた値を、前記第１のプーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間の電位差に前記第１のプーリへの前記ベルトの巻き付き長さを乗じた値よりも大きくすることを特徴とする。

本発明によれば、プーリとベルトとの間の発熱を抑制できる。

第１の実施の形態に係る駆動伝達装置の斜視図である。画像形成装置の模式的断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。駆動プーリの外周部の模式的な断面図である。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。プーリにかかる電圧とジョンセンラーベック力との関係を示す図である。変形例の従動プーリの断面図である。第３の実施の形態に係る駆動伝達装置の斜視図である。図９のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。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。第４の実施の形態の駆動伝達装置の斜視図である。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。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

以下の説明で用いる部材、数値、材料等は、理解を助ける目的の例示に過ぎず、本発明を限定する趣旨のものではない。

（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の斜視図である。

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を挙げる。この画像形成装置の基本的な構成及び動作を、図２を参照して説明する。

図２は、この画像形成装置１００の模式的断面図である。

画像形成装置１００は、中間転写ベルト９に沿って、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配置したフルカラーレーザビームプリンタである。

画像形成部ＰＹでは、回転駆動される感光ドラム１Ｙ上にイエロートナー像が形成され、感光ドラム１Ｙの回転によりイエロートナー像が担持搬送されて、第一転写部ＴＹにて一次転写ローラ５Ｙによって中間転写ベルト９に一次転写される。画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでも同様に、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が形成される。そして各色のトナー像が、第一転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにて一次転写ローラ５Ｍ、５Ｃ、５Ｋによって順次重ね合わせて中間転写ベルト９に一次転写される。

中間転写ベルト９は、駆動ローラ１３、テンションローラ１２、バックアップローラ１０に掛け渡されて支持され、駆動ローラ１３の回転に伴って図２の矢印Ｂ方向に回転する。中間転写ベルト９は一次転写ローラ５Ｙ〜５Ｋによって図中上方向に張り上げられ、感光ドラム１Ｙ〜１Ｋとの間で第一転写部ＴＹ〜ＴＫが形成される。

各画像形成部ＰＹ〜ＰＫから転写され、中間転写ベルト９に担持されたトナー像は、中間転写ベルト９の回転に伴って二次転写部Ｔ２へ搬送され、記録材Ｐへ二次転写される。このときに転写しきれずに中間転写ベルト９上に残ったトナーは、中間転写ベルト９に当接するクリーニングブレード１８によって除去され、中間転写ベルト９は次の画像形成に供される。

記録材Ｐは、給紙カセット１９から給紙ローラ１４によって引き出され、分離装置１５によって１枚ずつに分離されてレジストローラ１６へ送り出される。レジストローラ１６は、中間転写ベルト９に担持されたトナー像に先頭を一致させて、記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ給送する。トナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１７へ受け渡されて加熱加圧を受けることにより、表面に画像が定着される。

感光ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の各周囲には、帯電装置２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）、露光装置３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）、現像装置４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）が配置される。さらに、一次転写ローラ５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、クリーニング装置６（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）が配置される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、付設された現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと、色が異なる以外は同様に構成される。従って、以下では、代表してイエローの画像形成部ＰＹについて説明し、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、説明する構成の記号末尾のＹをＣ、Ｍ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。

感光ドラム１Ｙは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層を塗布して構成され、矢印Ａ方向に回転する。帯電装置２Ｙは、負極性の電圧を印加されて、感光ドラム１Ｙの表面に帯電粒子を照射することにより、感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置３Ｙは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データに従ってＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査し、感光ドラム１Ｙの表面へ照射する。これにより、帯電した感光ドラム１Ｙの表面に画像データに対応した静電像が形成される。

現像装置４Ｙは、トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤を攪拌してトナーを負極性に帯電させる。帯電されたトナーは、固定磁極の周囲で感光ドラム１Ｙとカウンタ方向に回転する現像スリーブに穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１Ｙを摺擦する。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧が現像スリーブに印加され、現像スリーブよりも相対的に正極性となった感光ドラム１Ｙの静電像へトナーが付着して、静電像がトナー像として現像される。

一次転写ローラ５Ｙは、感光ドラム１Ｙとの間に中間転写ベルト９を挟持して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト９との間に一次転写部ＴＹを形成する。正極性の直流電圧が一次転写ローラ５Ｙに印加され、負極性に帯電して感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像が、一次転写部ＴＹを通過する中間転写ベルト９へ一次転写される。クリーニング装置６Ｙは、クリーニングブレードを感光ドラム１Ｙに摺擦することで、一次転写部ＴＹを通過して感光ドラム１Ｙの表面に残留した転写残トナーを除去する。

二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト９を介してバックアップローラ１０に圧接され、中間転写ベルト９と二次転写ローラ１１との間に二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写部Ｔ２は、中間転写ベルト９のトナー像に重ね合わせて記録材Ｐを挟持搬送し、記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を通過する過程で、中間転写ベルト９から記録材Ｐへトナー像を二次転写させる。

正極性の直流電圧が二次転写ローラ１１に印加され、バックアップローラ１０と中間転写ベルト９と記録材Ｐと二次転写ローラ１１との直列回路に転写電流が流れる。転写電流は中間転写ベルト９から記録材Ｐへのトナーの移動に関与する。

なお、画像形成装置１００は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。

次に、図１、図３、図４を用いて本実施の形態の駆動伝達装置５０の構成を説明する。この駆動伝達装置５０は、静電吸着力（ジョンセンラーベック力）を利用してプーリとベルトとの静電的に吸着させて、伝達可能な駆動力を増加させるものである。

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ドラム１Ｙを例示し、駆動源としてはモータ２０を例示する。

駆動伝達装置５０を画像形成装置１００に適用する場合、被駆動部の例としては、回転して画像形成に関わる動作を行う構成要素が適しており、感光ドラム１の他には、中間転写ベルト９を駆動する駆動ローラ１３や、定着装置１７内の定着ローラ等が適している。しかしこれらに限定されるものではなく、駆動分配での適用等、駆動伝達を必要とするあらゆる箇所に適しており、駆動プーリと従動プーリのベルト巻き付き長さが異なるような駆動伝達機構に好適である。

図１に示すように、駆動伝達装置５０は、駆動プーリ２１、従動プーリ２２、無端状のベルト２３を備える。モータ２０の回転駆動力は、駆動プーリ２１、ベルト２３、従動プーリ２２を介して、感光ドラム１Ｙへと伝達される構成となっている。ベルト２３は、駆動プーリ２１と従動プーリ２２とに掛け渡され、ベルト２３と両プーリ２１、２２との間の摩擦力により動力伝達が行われる。

モータ２０が発生させた駆動力は、出力軸３１を介して駆動プーリ２１に伝達される。駆動プーリ２１が駆動力を得て回転すると、駆動プーリ２１とベルト２３との接触面での摩擦力によってベルト２３に駆動力が伝達される。ベルト２３に駆動力が伝わりベルト２３が回転すると、ベルト２３と従動プーリ２２との接触面での摩擦力によって従動プーリ２２に駆動力が伝達される。従動プーリ２２と感光ドラム１Ｙは回転軸３０を介して接続されているので、従動プーリ２２の駆動力は感光ドラム１Ｙに伝達される。

ベルト２３は例えば平ベルトであるが、両プーリ２１、２２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。

図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、印加される電圧を模式的に付加してある。

図４に示すように、駆動プーリ２１の半径ｒ_１は１０ｍｍ、幅は約１２ｍｍである。駆動プーリ２１へのベルト２３の巻き付き角度θ_１は１５０度である。従動プーリ２２の半径ｒ_２は約４０ｍｍ、幅は約１２ｍｍである。従動プーリ２２へのベルト２３の巻き付き角度θ_２は２１０度である。プーリ２１、２２の径の違いによって、駆動プーリ２１から従動プーリ２２までにおいて回転が減速される減速系となっている。

また、ベルト２３の巻き付き長さ（以下単に「ベルト巻き付き長さ」とも記す）は半径と巻き付き角度から計算できる。駆動プーリ２１への巻き付き長さは約２６．２ｍｍ、従動プーリ２２への巻き付き長さは約１４６．６ｍｍとなる。

モータ２０の出力軸３１に結合された駆動プーリ２１は、金属部２１ａを円筒形状に形成したもので、金属部２１ａの、ベルト２３に接する側（外周面）に誘電体層２１ｄを有する。誘電体層２１ｄは、体積抵抗率１０^１１Ω・ｃｍのポリイミドの樹脂材料で構成され、厚さ（膜厚）は約７０μｍ、幅は金属部２１ａと同様に約１２ｍｍである。導電部である金属部２１ａは駆動プーリ２１における電極の役割を担う。

駆動プーリ２１へは、電圧印加部２４から導電性ブラシ２８を介して直流電圧が印加される。駆動プーリ２１と出力軸３１との結合部位は絶縁部材３４によって絶縁されている。モータ２０の出力軸３１には、テンションバネ３２が取り付けられている。テンションバネ３２によって出力軸３１が引っ張られ、ベルト２３に張力が与えられる。

従動プーリ２２は、金属部２２ａと２つの樹脂部２２ｂ、２２ｃと誘電体層２２ｄとによって形成されたものである。金属部２２ａは円筒形状で、半径は約４０ｍｍ、幅は約２ｍｍである。従動プーリ２２の金属部２２ａは、回転軸３０を介して図示しないブラシ等を介して電気的に接地（ＧＮＤ）されている。

樹脂部２２ｂ、２２ｃは共に円筒形状で、半径は約４０ｍｍ、幅は約５ｍｍである。図３に示すように、２つの樹脂部２２ｂ、２２ｃ間に金属部２２ａが挟まれ、これらの外周部に誘電体層２２ｄが設けられて、幅１２ｍｍの従動プーリ２２が構成される。導電部である金属部２２ａは従動プーリ２２における電極の役割を担う。

誘電体層２２ｄは、駆動プーリ２１の誘電体層２１ｄと同様に、体積抵抗率１０^１１Ω・ｃｍのポリイミドの樹脂材料で構成され、厚さ（膜厚ｔ）は約７０μｍ、幅は約１２ｍｍである。従動プーリ２２と駆動プーリ２１との回転中心間の距離は１００ｍｍである。

ベルト２３は、ステンレスなどの導電性の金属で構成され、厚さは約５０μｍである。ベルト２３の幅は１０ｍｍ程度であり、図３に示すように誘電体層２１ｄ、２２ｄの幅よりも狭く構成されており、各プーリ２１、２２の金属部２１ａ、２２ａとの間の沿面距離を大きくして放電を防止している。なお、ベルト２３は、弾性層などに導電性の金属層をＮｉ等のスパッタで形成する２層構造でも良い。

次に、電気的な接続構成について説明する。

プーリ２１、２２に電圧を印加するために、１つの直流高圧電源である電圧印加部２４が設けられる。電圧印加部２４により図示しない導電ブラシ等を介して駆動プーリ２１の金属部２１ａに８５０Ｖの電圧が印加される。一方、上記したように金属部２２ａは接地されている。従って、駆動プーリ２１の金属部２１ａ、誘電体層２１ｄ、ベルト２３、従動プーリ２２の誘電体層２２ｄ、金属部２２ａがこの順で電気的に直列に接続された直列回路が構成される。

この直列回路において、電圧印加部２４による電圧印加によって駆動プーリ２１と従動プーリ２２との間に電位差が与えられる。すると、駆動プーリ２１の金属部２１ａとベルト２３との間、及び、従動プーリ２２の金属部２２ａとベルト２３との間のそれぞれに静電吸着力(ジョンセンラーベック力)が発生し、互いに電気的に吸着する。このように静電吸着力が発生した結果、ベルト２３と駆動プーリ２１、及び、ベルト２３と従動プーリ２２との間の垂直抗力が増して摩擦力が増大するため、駆動伝達装置５０における伝達可能な駆動力が増大する。

次に、静電吸着力(ジョンセンラーベック力)について説明する。

図５は、駆動プーリ２１の外周部の模式的な断面図であり、金属部２１ａ、誘電体層２１ｄ及びベルト２３の関係が示されている。図６は、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２３と誘電体層２１ｄの接触面（接触界面）は、ミクロ的にみると接触している部分と接触していない部分とがあり、概念的に示すと図５に例示した状態となる。駆動プーリ２１の金属部２１ａとベルト２３との間に電圧が印加されると、誘電体層２１ｄの表面２１ｅとベルト２３とが接触した部分で電流が流れ、表面２１ｅとベルト２３との接触点を挟んで接触抵抗に起因して局部的に大きな電圧降下が生じる。この電圧降下をＶ_ａ１とする。

すると、図６に示すように、誘電体層２１ｄの表面２１ｅとベルト２３との接触点の小さな間隙ｇを隔てて相対向する面に正負の電荷が誘起され、小さな間隙ｇに著しく大きな電界が生じ、誘起された正負の電荷によって大きな吸着力が生じる。この吸着力のことをジョンセンラーベック力と呼ぶ。一般的に、ジョンセンラーベック力は、誘電体の体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上１×１０^１４Ω・ｃｍ未満の場合に大きな力となる。

図６に示すように、ジョンセンラーベック力は接触部の静電吸着力であるため、電気抵抗としては、プーリ２１、２２とベルト２３との接触部と、誘電体バルク部とに分けて考えることができる。駆動プーリ２１の金属部２１ａとベルト２３との間に誘電体バルク部Ｂ１及び接触部Ｓ１を考え、従動プーリ２２の金属部２２ａとベルト２３との間に誘電体バルク部Ｂ２及び接触部Ｓ２を考える。接触部Ｓ１、Ｓ２、誘電体バルク部Ｂ１、Ｂ２は各々、抵抗成分とコンデンサ成分の並列接続で表すことができる。

まず、駆動伝達装置５０において必要な伝達可能駆動力が２．５ｋｇｆであるとした場合を例として挙げ、電圧印加部２４よりＶ＝８５０Ｖの電圧を印加した場合に駆動プーリ２１及び従動プーリ２２にかかる電圧について考察する。

図６に示すように、プーリ２１、２２とベルト２３との間の電気抵抗は、接触部Ｓにおける接触抵抗と誘電体バルク部Ｂの抵抗とに分けて考えることができる。駆動プーリ２１の金属部２１ａとベルト２３との間の電位差をＶ_１、従動プーリ２２の金属部２２ａとベルト２３との間の電位差をＶ_２と記す。電位差Ｖ_１、Ｖ_２は下記数式１、２で表される。

ここで、Ｒ_ｓ１は誘電体層２１ｄとベルト２３との間の（接触部Ｓ１の）接触抵抗、Ｒ_ｂ１は誘電体層２１ｄの（誘電体バルク部Ｂ１の）バルク抵抗である。Ｒ_ｓ２は誘電体層２２ｄとベルト２３との間の（接触部Ｓ２の）接触抵抗、Ｒ_ｂ２は誘電体層２２ｄの（誘電体バルク部Ｂ２の）バルク抵抗である。

ジョンセンラーベック力を発生させる電圧は、接触部Ｓ１、Ｓ２に働く電圧であり、これらの電圧はそれぞれ接触部Ｓ１、Ｓ２の接触抵抗Ｒ_ｓ１、Ｒ_ｓ２と誘電体バルク部Ｂ１、Ｂ２のバルク抵抗Ｒ_ｂ１、Ｒ_ｂ２の分圧によって求まる。接触部Ｓ１、Ｓ２に働く電圧に応じて、接触部Ｓ１、Ｓ２のコンデンサ成分に電界によってジョンセンラーベック力が生じる。

電位差Ｖ_１と電位差Ｖ_２との比は、駆動プーリ２１及びベルト２３間の接触抵抗とバルク抵抗との合成抵抗（Ｒ_ｓ１＋Ｒ_ｂ１）と、従動プーリ２２及びベルト２３間の接触抵抗とバルク抵抗との合成抵抗（Ｒ_ｓ２＋Ｒ_ｂ２）との比で決まる。本実施の形態では、駆動プーリ２１、従動プーリ２２の誘電体層２１ｄ、２２ｄの材料が同じで厚さも等しいとしたため、電位差Ｖ_１、Ｖ_２は、駆動プーリ２１、従動プーリ２２とベルト２３との接触面積で決まることになる。

プーリ２１、２２とベルト２３との接触面積について、従動プーリ２２を例として説明する。従動プーリ２２とベルト２３との接触面積は、従動プーリ２２とベルト２３との接触幅とベルト巻き付き長さとによって決まる。ベルト巻き付き長さは、従動プーリ２２の半径ｒ_２と巻き付き角度θ_２によって求めることができる。従動プーリ２２とベルト２３の接触幅について述べる。

従動プーリ２２の金属部２２ａとベルト２３との間に電圧を印加すると、金属部２２ａとベルト２３との間にある誘電体層２２ｄに微小な電流が流れる。このとき誘電体層２２ｄを流れる微小な電流は、誘電体層２２ｄ内で広がることなく金属部２２ａと同じ幅のままベルト２３まで流れる。

このことより、電気的に影響のある従動プーリ２２とベルト２３との実質的な接触幅は、金属部２２ａとベルト２３のうち狭い方、ここでは金属部２２ａの幅と同じであると言える。すなわち、従動プーリ２２の金属部２２ａとベルト２３との対向幅が実質的な接触幅となる。

図３に示すように、従動プーリ２２の金属部２２ａの幅は２ｍｍであって、ベルト２３の幅１０ｍｍに比べ細い。従って、従動プーリ２２とベルト２３との実質的な接触面積は、金属部２２ａの幅２ｍｍに、従動プーリ２２の巻き付き長さ１４６．６ｍｍを乗じた値となり、２９３．２ｍｍ^２となる。

駆動プーリ２１に関しても同様となる。駆動プーリ２１の金属部２１ａの幅は１２ｍｍでベルト２３の幅は１０ｍｍであるので、電気的に影響のある駆動プーリ２１とベルト２３との実質的な接触幅は、ベルト２３の幅と同じ１０ｍｍである。従って、駆動プーリ２１とベルト２３との実質的な接触面積は、ベルトの幅１０ｍｍに、駆動プーリ２１の巻き付き長さ２６．２ｍｍを乗じた値となり、２６２ｍｍ^２となる。

駆動プーリ２１、従動プーリ２２とベルト２３との接触面積の違いが接触抵抗の差となる。接触抵抗の値はおおよそ接触面積に反比例する。直列に接続された部材の抵抗値より駆動プーリ２１及びベルト２３間、従動プーリ２２及びベルト２３間にかかる電圧が決まる。電圧印加部２４から８５０Ｖの電圧を印加すると、おおよそ駆動プーリ２１にはＶ_１として４５０Ｖ、従動プーリ２２にはＶ_２として４００Ｖの電圧がかかることとなる。

本実施の形態では、従動プーリ２２の金属部２２ａの幅を駆動プーリ２１の金属部２１ａの幅より小さくすることで、駆動プーリ２１と従動プーリ２２とにかかる電圧比を変え、下記数式３が成立するようにしている。
［数３］
Ｌ_２×Ｖ_２＞Ｌ_１×Ｖ_１
ここで、駆動プーリ２１及び従動プーリ２２のうちベルト巻き付き長さが短い方を第１のプーリ、長い方を第２のプーリと呼称する。第１のプーリ（ここでは駆動プーリ２１）へのベルト巻き付き長さをＬ_１、第２のプーリ（ここでは従動プーリ２２）へのベルト巻き付き長さをＬ_２と記す。本実施の形態では、Ｌ_１＝２６．２ｍｍ、Ｌ_２＝１４６．６ｍｍ、Ｖ_１＝４５０Ｖ、Ｖ_２＝４００Ｖであるから、数式３が成立している。

これに対し、仮に本発明による工夫を反映させないで、従動プーリ２２の金属部２２ａの幅を駆動プーリ２１の金属部２２ａと同じく１２ｍｍとした場合について述べる。この場合、ベルト２３との対向幅は共に１０ｍｍとなる。

この設定では、従動プーリ２２側の駆動伝達力が小さくなるので、従動プーリ２２側の伝達可能駆動力が２．５ｋｇｆとなるような印加電圧を設定する。従動プーリ２２に約１７５Ｖの電圧を印加すると、従動プーリ２２側で２．５ｋｇｆの駆動力が確保できる。このとき、駆動プーリ２１には約１０３０Ｖの電圧がかかることになる。

このとき、Ｌ_１＝２６．２ｍｍ、Ｌ_２＝１４６．６ｍｍ、Ｖ_１＝１０３０Ｖ、Ｖ_２＝１７５Ｖであるから、数式３は成立せず、Ｌ_１×Ｖ_１がＬ_２×Ｖ_２にほぼ等しくなって、下記数式４が成立する。
［数４］
Ｌ_２×Ｖ_２≒Ｌ_１×Ｖ_１
数式４がほぼ成立する状態であると、ベルト巻き付き長さの短い駆動プーリ２１で生じるジュール熱によって駆動プーリ２１が過剰に発熱することになる。しかし、本実施の形態のように数式３が成立するように構成することで、必要な伝達可能駆動力を確保した場合の駆動プーリ２１にかかる電圧を低くでき、駆動プーリ２１での過剰な発熱が抑制される。

駆動プーリ２１に４５０Ｖ、従動プーリ２２に４００Ｖの電圧がかかると、単位面積当たり、駆動プーリ２１に約３００ｋＰａ、従動プーリ２２に約１７０ｋＰａの静電吸着力（ジョンセンラーベック力）が発生することが実測により確認されている。

図７に、実際に作製したプーリとベルトで測定したプーリにかかる電圧と発生するジョンセンラーベック力との関係の一例を示す。図７に示されるように、プーリにかかる電圧を大きくすると、ジョンセンラーベック力が大きくなることが実験的にも確認されている。

一般に、ベルトによって動力伝達を行う場合、プーリの入口と出口で張力が変化することによって動力が伝達されるため、駆動力の定義としては、入口と出口でのベルト張力の差のことを指し、伝達される駆動力はこの張力差に等しい。発生可能な張力差は、プーリとベルト間に発生し得る最大の摩擦力に依存する。一般に、静電吸着力を用いないベルト駆動伝達では、伝達可能な駆動力Ｆ_１はオイラーの公式より下記数式５で表される。

ここでベルトに張力を与えるテンションをＴとする。ベルトのプーリへの巻き付き角度をθ、ベルト及びプーリ間の摩擦係数をμとする。

さらに、単位面積あたりの静電吸着力をＰ、プーリの半径をｒ、プーリ電極とベルトの対向幅（以下、電極対向幅とも呼称する）をｂとすると、静電吸着力Ｐが加わった場合の伝達可能な駆動力Ｆ_２は、下記数式６で表される。

つまり、静電吸着力Ｐが加わったことによる伝達可能な駆動力の増分ΔＦは駆動力Ｆ_２と駆動力Ｆ_１との差分であり、下記数式７で表される。

駆動力Ｆ_１、駆動力Ｆ_２、増分ΔＦについては、駆動プーリ２１、従動プーリ２２のそれぞれに関して数式５〜７を用い、各々のプーリ半径ｒ、電極対向幅ｂ、摩擦係数μ、巻き付き角度θを代入して算出できる。

本実施の形態では、駆動伝達装置５０においてベルト２３に与えられるテンションＴは一例として１ｋｇｆとする。このテンションＴによって発生する駆動力は、駆動プーリ２１で０．３ｋｇｆ、従動プーリ２２で１．１ｋｇｆとなる。

駆動プーリ２１には単位面積当たり３００ｋＰａの静電吸着力が発生しており、静電吸着力によって発生する駆動力は２．２ｋｇｆとなる。また、従動プーリ２２には単位面積当たり１７０ｋＰａの静電吸着力が発生しており、静電吸着力によって発生する駆動力は１．４ｋｇｆとなる。

テンションＴによって発生する駆動力と静電吸着力によって発生する駆動力の合計が、各プーリにおける伝達可能駆動力となる。駆動プーリ２１の伝達可能駆動力は、０．３＋２．２＝２．５ｋｇｆである。従動プーリ２２の伝達可能駆動力は、１．１＋１．４＝２．５ｋｇｆである。よって、駆動プーリ２１、従動プーリ２２における伝達可能駆動力がほぼ等しく、２．５ｋｇｆ未満の負荷においていずれにも滑りは発生しない。

本実施の形態においては、電圧印加部２４から上記した直列回路に８５０Ｖの電圧を印加すると、約０．１２ｍＡの電流が駆動プーリ２１、従動プーリ２２に等しく流れる。発熱量は、各プーリ２１、２２にかかる電圧と流れる電流とによって求まる。駆動プーリ２１には４５０Ｖの電圧がかかるので、発熱量は約５５ｍＷとなる。従動プーリ２２には４００Ｖがかかるので、発熱量は約４５ｍＷとなる。従って、駆動伝達装置５０の全体の発熱量は約１００ｍＷとなる。

一方、比較のために、本発明による工夫を適用せず、従動プーリ２２の金属部２２ａの幅を駆動プーリ２１と同じく１２ｍｍとした場合を述べる。この構成では、駆動プーリ２１に約１０３０Ｖ、従動プーリ２２に約１７５Ｖの電圧がそれぞれかかる。そして、このときの発熱量は、駆動プーリ２１では約２７０ｍＷ、従動プーリ２２では約５０ｍＷとなる。従って、駆動伝達装置５０の全体の発熱量は約３２０ｍＷとなる。

このように本実施の形態では、従動プーリ２２の金属部２２ａの幅を２ｍｍと幅狭にしたことで、全体の発熱量を約３２０ｍＷから１００ｍＷに大幅に削減することができており、発熱量の抑制効果は明らかである。

本実施の形態によれば、数式３が成立するようにした。すなわち、巻き付き長さが長い方の従動プーリ２２とベルト２３との間の電位差に従動プーリ２２へのベルト巻き付き長さを乗じた値を、駆動プーリ２１とベルト２３との間の電位差に駆動プーリ２１へのベルト巻き付き長さを乗じた値よりも大きくした。これにより、伝達可能駆動力を確保しつつ、巻き付き長さが短い方の駆動プーリ２１にかかる電圧を低くし、発熱量を削減することができた。よって、プーリ間でベルトの巻き付き長さの違いがあっても、振動や騒音の低減とプーリとベルトとの滑りの防止を図りつつプーリとベルトと間の発熱を低く抑えることができる。

ひいては、過剰な発熱によるベルト２３、プーリ２１、２２の形状変化や劣化、機内昇温を抑制でき、また、発熱による抵抗率変化や形状変化による接触状態の変化を抑えることができる。このことから、静電力の安定化が図られ、安定した駆動力伝達ができる。消費電力の削減にも寄与する。

なお、本実施の形態では、数式３を成立させるために、従動プーリ２２とベルト２３との単位長さ当たりの接触面積を小さくしている。しかしこれとは逆に、駆動プーリ２１とベルト２３との単位長さ当たりの接触面積を大きくすることでも、同様の発熱量の抑制効果を得ることができる。例えば、金属部２２ａの幅を小さくする代わりに、駆動プーリ２１の金属部２１ａの幅を大きくする構成でも良い。

なお、本実施の形態では誘電体層はプーリ２１、２２に設けたが、代わりに、ベルト２３のうちプーリ２１、２２の外周面に対向する側の面に設けてもよいし、プーリ２１、２２とベルト２３との双方に設けてもよい。従って、ベルト２３がプーリ２１、２２に巻回される領域において、ベルト２３の導電部（金属層等）とプーリ２１、２２の導電部との間に誘電体層が介在するようにすればよい。なお、プーリが３以上になる場合、ベルト２３の環状形状の外側に配置されるプーリが存在する場合もある。従って、ベルト２３の環状形状の外側に誘電体層が設けられる構成も除外されない。

なお、ベルト２３、駆動プーリ２１、従動プーリ２２については、電気的接続が阻害されない限り、各々の一部に導電性を有しない部分（樹脂部等）が存在していてもよい。

なお、本実施の形態では従動プーリ２２を接地したが、従動プーリ２２に電圧を印加して駆動プーリ２１を接地する構成としてもよい。

ところで、ベルト２３とプーリとのベルト巻き付きの単位長さ当たりの接触面積を変更する方法は、プーリの電極幅（金属部２２ａ等）の変更に限るものでない。他の方法として、プーリの誘電体層幅を小さくすることでも可能である。また、幅方向に限らず、接触面にジグザグ等の各種パターンを形成することによって接触面積を変更することも可能である。また、図８に変形例を示すように、プーリ形状をクラウン形状等にして接触面に対して高さ方向の違いを施す構成を採用してもよい。

図８は、変形例の従動プーリ２２の断面図である。従動プーリ２２において、金属部２２ａ及び誘電体層２２ｄを共に幅方向に湾曲させて凸形状とする。すなわち、従動プーリ２２の支持軸に平行な断面視において、従動プーリ２２の外周部が丸みを帯びた形状となっている。これにより、電極として機能する金属部２２ａがベルト２３と対向する実質的な接触面積が小さくなる。

また、金属部のパターンを変更し、櫛歯構造な等のパターンを使用してもよい。さらに他の方法として、ベルト２３に接するプーリの外周面を粗くすることによって接触面積を小さくすることも可能である。ベルト２３に接するプーリの表面粗さの変更方法としては、旋盤を用いて表面を削る方法や、遊離砥粒を分散させた研磨材によって表面を研磨するラッピング研磨や、研磨剤を吹き付けるサンドブラストなどが考えられる。

なお、誘電体層を、ベルト２３とプーリとが接触する面に設けた場合は次のようにする。すなわち、駆動プーリ２１がベルト２３と接触する接触面積が、従動プーリ２２がベルト２３と接触する接触面積よりも小さくなるように、駆動プーリ２１、及び、従動プーリの電極（金属部）の形状を変更すればよい。
（第２の実施の形態）
第１の実施形態においては、プーリとベルトとの間の電気的な抵抗値のうち接触抵抗（Ｒ_ｓ１またはＲ_ｓ２）の値を変更する構成を挙げた。本発明の第２の実施の形態では、バルク抵抗を変更する例を示す。

第２の実施の形態では、数式３が成立するようにするために、体積抵抗率を変える。

まず、従動プーリ２２の誘電体層２２ｄの体積抵抗率を変えることで、金属部２２ａの幅を変えるのと同様の効果を得る方法を説明する。

本実施の形態では、従動プーリ２２の電極幅（金属部２２ａの幅）を１０ｍｍとする。従動プーリ２２とベルト２３との電極対向幅ｂは駆動プーリ２１と同じ１０ｍｍとなる。また、誘電体層２２ｄの体積抵抗率を、第１の実施の形態における１×１０^１１Ω・ｃｍから１．８×１０^１１Ω・ｃｍへと変更する。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。この構成で、電圧印加部２４より約７００Ｖの電圧を印加すると、駆動プーリ２１にＶ_１＝約５００Ｖ、従動プーリ２２にＶ_２＝約２００Ｖの電圧がかかる。

すなわち、誘電体層２２ｄの体積抵抗率を誘電体層２１ｄの体積抵抗率より大きくすることで、駆動プーリ２１と従動プーリ２２にかかる電圧比を変え、数式３が成立するようにしている。

駆動プーリ２１に５００Ｖの電圧がかかると、静電吸着力によって発生する駆動力は２．２ｋｇｆとなる。これと、ベルト２３に張力を与えるテンションＴによって発生する駆動力０．３ｋｇｆとを合わせると、伝達可能駆動力は２．５ｋｇｆとなる。一方、従動プーリ２２に２００Ｖの電圧がかかると、静電吸着力によって発生する駆動力は１．４ｋｇｆとなる。これと、ベルト２３に張力を与えるテンションＴによって発生する駆動力１．１ｋｇｆとを合わせると、伝達可能駆動力は２．５ｋｇｆとなる。よって、この構成では、２．５ｋｇｆ以下の負荷において滑りが発生しない。

また、電圧印加部２４から７００Ｖの電圧が印加されると、約０．１２ｍＡの電流が駆動プーリ２１及び従動プーリ２２に流れる。それにより、駆動プーリ２１、従動プーリ２２の発熱量は、約６０ｍＷ、約２０ｍＷとなる。駆動伝達装置５０の全体の発熱量は約８０ｍＷとなる。

一方、比較のために、本発明による工夫を反映させないで、誘電体層２２ｄの体積抵抗率と誘電体層２１ｄの体積抵抗率が等しい場合について述べる。ベルト２３との電極対向幅ｂは共に１０ｍｍとする。この場合に、伝達可能駆動力を２．５ｋｇｆとするためには、駆動プーリ２１には約１０３０Ｖの電圧、従動プーリ２２には約１７５Ｖの電圧が必要となる。すると、数式３は成立せず、数式４が成立することになる。またこの構成においては、駆動プーリ２１、従動プーリ２２の発熱量はそれぞれ、約２７０ｍＷ、約５０ｍＷとなり、駆動伝達装置５０の全体の発熱量は約３２０ｍＷとなる。

このように本実施の形態では、誘電体層２２ｄの体積抵抗率を１．８×１０^１１Ω・ｃｍとしたことで、全体の発熱量を約３２０ｍＷから８０ｍＷに大幅に削減することができており、発熱量の抑制効果は明らかである。

本実施の形態によれば、プーリ間でベルトの巻き付き長さの違いがあっても、振動や騒音の低減とプーリとベルトとの滑りの防止を図りつつプーリとベルトとの間の発熱を低く抑えることに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る駆動伝達装置の斜視図である。図１０は、図９のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１１は、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３の実施の形態では、第１の実施の形態において構成される直列回路において、駆動プーリ２１に対して並列に接続される抵抗素子である並列抵抗２５を追加する。また、従動プーリ２２の構成が第１の実施の形態とは異なる。その他の構成は第１の実施の形態と同等である。

従動プーリ２２は、図１０に示すように金属部２２ａを円筒形状に形成したもので、金属部２２ａの、ベルト２３に接する側（外周面）に誘電体層２２ｄを有する。２つの樹脂部２２ｂ、２２ｃは設けられず、金属部２２ａの幅は約１２ｍｍである。従動プーリ２２の半径ｒ_２、幅、誘電体層２２ｄの体積抵抗率は第１の実施の形態のものと同じである。駆動プーリ２１、ベルト２３、巻き付き角度θ_１、θ_２については第１の実施の形態のものと同じである。

並列抵抗２５の抵抗値は約３．３ＭΩである。図９、図１０に示すように、並列抵抗２５の一端が導電性ブラシ２８を介して駆動プーリ２１の金属部２１ａに接続されると共に、並列抵抗２５の他端が導電性ブラシ２９を介してベルト２３に接続されている。

本実施の形態では、電力の一部を並列抵抗２５で消費させることで、駆動プーリ２１及び従動プーリ２２での発熱量を抑えている。並列抵抗２５は発熱するものの、並列抵抗２５を、ベルト２３やプーリ２１、２２から離間配置し、それらの形状、機内昇温、材料特性等に大きな影響を与えないようにしている。

駆動伝達装置５０において必要な伝達可能駆動力が２．５ｋｇｆであるとした場合を例として説明する。

駆動プーリ２１に対して並列抵抗２５を並列に設けることで、駆動プーリ２１にかかる電圧を小さくしている。図１１に示すように、並列抵抗２５は、直列に接続された駆動プーリ２１とベルト２３との間の接触部Ｓ１の接触抵抗Ｒ_ｓ１及び誘電体バルク部Ｂ１のバルク抵抗Ｒ_ｂ１に対して並列に接続される。並列抵抗２５により、駆動プーリ２１の金属部２１ａとベルト２３との間の電気抵抗が小さくなり、駆動プーリ２１にかかる電圧が小さくなる。

接触抵抗Ｒ_ｓ１とバルク抵抗Ｒ_ｂ１の合成抵抗は約１．８ＭΩ、接触抵抗Ｒ_ｓ２とバルク抵抗Ｒ_ｂ２の合成抵抗は約０．６５ＭΩである。約３．３ＭΩの並列抵抗２５が駆動プーリ２１の金属部２１ａとベルト２３とに接続された状態で、電圧印加部２４からＶ＝６５０Ｖの電圧を印加すると、駆動プーリ２１、従動プーリ２２のそれぞれに４５０Ｖ、２００Ｖの電圧がかかる。

このように並列抵抗２５を設けることで、駆動プーリ２１と従動プーリ２２とにかかる電圧比を変え、数式３が成立するようにしている。

駆動プーリ２１に４５０Ｖ、従動プーリ２２に２００Ｖの電圧がかかると、駆動プーリ２１、従動プーリ２２にそれぞれ単位面積当たり約３００ｋＰａ、約３５ｋＰａの静電吸着力（ジョンセンラーベック力）が発生する。この場合、駆動プーリ２１において静電吸着力によって発生する駆動力は２．２ｋｇｆとなる。また、従動プーリ２２において静電吸着力によって発生する駆動力は１．４ｋｇｆとなる。

第１の実施の形態で説明したように、ベルト２３へのテンションＴによって発生する駆動力は、駆動プーリ２１で０．３ｋｇｆ、従動プーリ２２で１．１ｋｇｆとなる。従って、駆動プーリ２１における伝達可能駆動力は、０．３＋２．２＝２．５ｋｇｆ、従動プーリ２２における伝達可能駆動力は、１．１＋１．４＝２．５ｋｇｆである。よって、駆動プーリ２１、従動プーリ２２における伝達可能駆動力がほぼ等しくなり、２．５ｋｇｆ以下の負荷において滑りは発生しない。

また電流については、駆動プーリ２１には約０．１２ｍＡ、従動プーリ２２には約０．２４ｍＡの電流が流れる。発熱量は、各プーリ２１、２２にかかる電圧と流れる電流によって求まる。よって、駆動プーリ２１、従動プーリ２２の発熱量は、それぞれ約６０ｍＷ、約５０ｍＷとなり、駆動伝達装置５０の全体の発熱量は約１１０ｍＷとなる。

一方、比較のために、本発明による工夫を適用せず、並列抵抗２５を設けない場合について述べる。この場合において、この場合に、伝達可能駆動力を２．５ｋｇｆとするためには、駆動プーリ２１には約１０３０Ｖの電圧、従動プーリ２２には約１７５Ｖの電圧が必要となる。すると、数式３は成立せず、数式４が成立することになる。またこの構成においては、駆動プーリ２１、従動プーリ２２の発熱量はそれぞれ、約２７０ｍＷ、約５０ｍＷとなり、駆動伝達装置５０の全体の発熱量は約３２０ｍＷとなる。

このように本実施の形態では、並列抵抗２５を設けたことで、全体の発熱量を約３２０ｍＷから約１１０ｍＷに大幅に削減することができており、発熱量の抑制効果は明らかである。

特に、駆動プーリ２１の誘電体層２１ｄと並列に並列抵抗２５を接続するだけで駆動プーリ２１の発熱量を抑えることができる。そのため、第１の実施の形態における従動プーリ２２のように、樹脂部２２ｂ、２２ｃを設ける必要が無く、従動プーリ２２の構造が単純で済む。また、駆動プーリ２１と従動プーリ２２とで同じ仕様の誘電体層を採用することができる。

なお、第１〜第３の実施の形態において、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の組み合わせについて適用可能な他の構成も各種考えられる。例えば、第１〜第３の実施の形態では、ベルト巻き付き長さが駆動プーリ２１よりも従動プーリ２２において長い構成を例示した。しかしこれとは逆の場合には、工夫を施す側を逆にすればよい。この場合、数式３におけるＬ_２、Ｖ_２、Ｌ_１、Ｖ_１に代入される値は、駆動プーリ２１と従動プーリ２２とで逆になる。

例えば、ベルト巻き付き長さが長い方のプーリが駆動プーリ２１である場合は、金属部２１ａを幅狭にするか、あるいは誘電体層２１ｄの体積抵抗率または膜厚ｔを大きくすればよい。それによって、駆動プーリ２１の金属部２１ａとベルト２３との間の接触抵抗Ｒ_ｓ１やバルク抵抗Ｒ_ｂ１を大きくすればよい。あるいは、並列抵抗２５に相当する抵抗を従動プーリ２２に対して並列に設けてもよい。

このように、ベルト巻き付き長さが、従動プーリよりも駆動プーリの方が長い構成としては、駆動プーリの径が従動プーリの径より大きい増速系や、張架ローラや張架部材の追加によりベルト巻き付き角を変化させた系が考えられる。

（第４の実施の形態）
第１〜第３の実施の形態では、従動プーリが１つの構成であったが、従動プーリは２以上でもよい。本発明の第４の実施の形態では、従動プーリを２つとした構成を例示する。

図１２は、第４の実施の形態の駆動伝達装置の斜視図である。図１３は、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１２、図１３で示す例は、第１の実施の形態の構成を基本として、１つの駆動プーリ２１で２つの従動プーリを駆動する形態に展開したものである。なお、従動プーリが３つ以上でも良く、またベルトと駆動プーリ、従動プーリとの張架方法などはどのような方法でも良い。

図１２に示すように、駆動プーリ２１と第１の従動プーリ２６と第２の従動プーリ２７とを備え、これらに１本のベルト２３が巻回されている。ベルト２３と駆動プーリ２１の構成は第１の実施の形態のものと同様である。第１の従動プーリ２６と第２の従動プーリ２７の金属部は、いずれも幅が約１ｍｍで、それぞれ感光ドラム１Ｙ、１Ｍに接続されている。

すなわち、従動プーリ２６、２７の金属部の幅は、第１の実施の形態における従動プーリ２２の金属部２２ａ（図３）の幅である２ｍｍに対して小さくなっている。その代わりに、２つの樹脂部２２ｂ、２２ｃに相当する樹脂部の幅が大きくなっていて、従動プーリ２６、２７の全体の幅は従動プーリ２２と同じとなっている。従動プーリ２６、２７の誘電体層の構成や形状は従動プーリ２２の誘電体層２２ｄと同じである。従動プーリ２６、２７の構成は互いに同じでベルト巻き付き長さも共通である。その他の構成は第１の実施の形態における従動プーリ２２と同様である。

モータ２０により駆動プーリ２１が回転すると、ベルト２３を介して、第１の従動プーリ２６と第２の従動プーリ２７とに駆動力が伝達され、感光ドラム１Ｙ、１Ｍが回転する。

等価回路については、図１３に示すように、第１の従動プーリ２６の金属部及び誘電体層と第２の従動プーリ２７の金属部及び誘電体層とを並列に接続した構成となっている。第１の従動プーリ２６及び第２の従動プーリ２７の金属部の幅をいずれも駆動プーリ２１の金属部２２ａの幅より小さくすることで、各プーリ２１、２６、２７の伝達可能駆動力を等しくし、駆動伝達装置５０の発熱量を抑制している。

本実施の形態によれば、従動プーリが複数であっても、振動や騒音の低減とプーリとベルトとの滑りの防止を図りつつプーリとベルトとの間の発熱を低く抑えることに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、従動プーリを複数にする構成は、第２、第３の実施の形態にも適用可能である。いずれの場合にも、上記数式３を成立させるために、第１の従動プーリ２６及び第２の従動プーリ２７の抵抗を考える際には、両者の並列接続による合成抵抗で考えればよい。

すなわち、図１３に示すように、第１の従動プーリ２６とベルト２３との間に抵抗（Ｒ_ｓ２＋Ｒ_ｂ２）を考え、第２の従動プーリ２７とベルト２３との間に抵抗（Ｒ_ｓ３＋Ｒ_ｂ３）を考える。そして、並列接続された抵抗（Ｒ_ｓ２＋Ｒ_ｂ２）と抵抗（Ｒ_ｓ３＋Ｒ_ｂ３）との合成抵抗を、従動プーリの側の抵抗として扱えばよい。

なお、上記各実施の形態において、数式３を成立させる上で、伝達可能駆動力を駆動プーリ２１と従動プーリ２２とで一致させることが望ましい。しかし、両者が一致するほどでなくても、両者がなるべく近くなるようにし、且つ数式３が成立するようにすれば、それに応じた発熱抑制効果は得られる。

なお、上記各実施の形態において、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。

１感光ドラム
２０モータ
２１駆動プーリ
２１ａ、２２ａ金属部
２１ｄ、２２ｄ誘電体層
２２従動プーリ
２３ベルト
２４電圧印加部
５０駆動伝達装置

Claims

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少なくとも１つの従動プーリと、
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、
前記駆動プーリ及び前記従動プーリに誘電体層が設けられるか、前記ベルトに誘電体層が設けられるか、または前記駆動プーリ及び前記従動プーリと前記ベルトとの双方に誘電体層が設けられ、前記設けられた誘電体層が、前記ベルトが前記駆動プーリに巻回される領域において前記ベルトの前記導電部と前記駆動プーリの前記導電部との間に介在すると共に、前記ベルトが前記従動プーリに巻回される領域において前記ベルトの前記導電部と前記従動プーリの前記導電部との間に介在し、
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前記従動プーリの前記導電部とがこの順で電気的に直列に接続され、
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電位差を与えることで、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を静電的に吸着させると共に、前記ベルトの前記導電部と前記従動プーリの前記導電部とを静電的に吸着させる電圧印加手段を有し、
前記駆動プーリと前記従動プーリとは前記ベルトの巻き付き長さが異なっていて、前記駆動プーリ及び前記従動プーリには、前記ベルトの巻き付き長さが短い方の第１のプーリと前記ベルトの巻き付き長さが長い方の第２のプーリとが存在し、
前記第２のプーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間の電位差に前記第２のプーリへの前記ベルトの巻き付き長さを乗じた値を、前記第１のプーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間の電位差に前記第１のプーリへの前記ベルトの巻き付き長さを乗じた値よりも大きくすることを特徴とする駆動伝達装置。
前記第２のプーリへの前記ベルトの巻き付き長さに前記第２のプーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間の電気的な接触抵抗の値を乗じた値は、前記第１のプーリへの前記ベルトの巻き付き長さに前記第１のプーリの前記導電部と前記ベルトの前記導電部との間の電気的な接触抵抗の値を乗じた値より大きいことを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
前記第２のプーリと前記ベルトとの、巻き付きの単位長さ当たりの接触面積は、前記第１のプーリと前記ベルトとの、巻き付きの単位長さ当たりの接触面積より小さいことを特徴とする請求項２に記載の駆動伝達装置。
前記誘電体層は、前記第１のプーリと前記第２のプーリとに設けられ、前記第２のプーリに設けられた前記誘電体層の体積抵抗率は、前記第１のプーリに設けられた前記誘電体層の体積抵抗率より大きいことを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
抵抗素子を有し、前記抵抗素子の一端が前記第１のプーリの前記導電部に電気的に接続されると共に、前記抵抗素子の他端が前記ベルトの前記導電部に電気的に接続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。
前記誘電体層の体積抵抗率は１×１０^９Ω・ｃｍ以上１×１０^１４Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の駆動伝達装置を備えることを特徴とする画像形成装置。