JP5371621B2

JP5371621B2 - 駆動装置及び画像形成装置

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Publication number: JP5371621B2
Application number: JP2009185128A
Authority: JP
Inventors: 邦彦北山; 恒平出野
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Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2013-12-18
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Description

本発明は、プーリと無端ベルトを使用した駆動装置と、このような駆動装置を備えた、例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタおよび複合機などの電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）に関する。

複写機やプリンタなどの画像形成装置において、像担持体である感光ドラムや中間転写ベルトを回転駆動させる駆動装置には、回転ムラの少ない高精度回転性能が要求される。例えば、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色に対応する４ドラム方式のカラー画像形成装置にあっては、感光ドラムや中間転写ベルトの回転ムラで、バンディングや色ずれが生じて画像品位を損ねてしまう。なお、バンディングとは、例えば、感光ドラムの回転ムラにより、感光ドラム表面へのレーザによる書き込みの副走査方向の間隔に疎密が生じ、印刷物に濃度ムラが生じる現象である。

このようなバンディングや色ずれの対策として、感光ドラムや中間転写ベルトの駆動ローラの回転軸上に、回転ムラを監視するためのエンコーダを設け、このエンコーダの信号に基づいて、駆動源の回転を制御することが行われている。そして、感光ドラムや中間転写ベルト駆動ローラの回転ムラを抑えて、バンディングや色ずれを防止している。なお、このような駆動装置に使用される駆動源としては、ＤＣモータやステッピングモータが挙げられる。

また、このような駆動源からの駆動力を伝達する構造として、減速ギア列を使用することが一般的である。即ち、駆動源の回転動力を減速ギア列を介して、感光ドラムや中間転写ベルトの駆動ローラに減速して伝達する。但し、このような減速ギア列を使用した場合、各ギアの製造誤差などによりギア同士の噛合部分においても回転ムラが発生して、バンディングが生じ、画像品位を低下させるといった問題がある。減速ギア列におけるバンディング対策として、各ギアの加工精度や剛性を高めたり、感光ドラムや中間転写ベルトの駆動ローラの回転軸上に慣性質量（フライホィール）を取り付けることなどが試みられている。

しかしながら、減速ギア列の各ギアの加工精度や剛性を高めたり、慣性質量（フライホィール）を設けたとしても、感光ドラムや中間転写ベルトの回転ムラの抑制効果に限界がある。特に、近年、トナーの小粒形化、露光スポットの微小化などによる画像形成プロセスの高精細化に伴い、回転ムラの低減要求はますます厳しいものとなり、従来の方法では、この要求に、応えられない状態になりつつある。

このため、ギアやタイミングベルトなど歯付きの駆動伝達手段ではなく、無端状で歯無しのスチール製ベルトとプーリとを用いた駆動装置を画像形成装置に適用する提案がなされている。即ち、駆動源により回転駆動する駆動プーリと、感光体や中間転写ベルトの駆動ローラなどの被回転体と共に回転する従動プーリと、駆動プーリの円筒面と従動プーリの円筒面とに掛け渡される歯無しの無端ベルトとを備えた駆動装置が知られている。このような駆動装置は、動力伝達部分に歯を有さないため、原理的に噛合部分に起因した回転ムラ、バンディングが発生しないという長所を有する（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−３６３４６号公報

しかし、従来の無端ベルトとプーリを用いたベルト駆動装置の場合、以下に示すような課題がある。まず、駆動プーリと従動プーリとの応答性の課題がある。例えば、上述した場合と同様に、従動プーリの回転軸上に回転ムラ監視用のエンコーダを設け、このエンコーダの信号に基づいて駆動源の回転を制御する構造の場合、駆動プーリと従動プーリとの応答性を高くする必要がある。しかしながら、例えば、従動プーリ側の負荷変動により、無端ベルトのテンションが変化し、無端ベルトの張り側（テンションプーリを設けていない側）が撓んだりすると、駆動プーリと従動プーリとの位相の拘束性が失われる。即ち、駆動プーリと従動プーリとに掛け渡される無端ベルトは、通常、テンションプーリにより所定の張力が付与される。しかし、上述のような負荷変動が生じると、無端ベルトのテンションが変化し、テンションプーリの位置も変化して、テンションプーリを設けていない張り側で撓みが生じる。この結果、駆動プーリと従動プーリとの応答性が低下する。

このような応答性の低下は、従動プーリ側の負荷が急激に軽くなった場合や、或は、逆負荷になった時に、発生するものである。具体的には、中間転写ベルトに対して、この中間転写ベルト上の残存トナーを除去するベルトクーニング装置のブレードやブラシなどのクリーナが当接離間する構成の場合、クリーナの離間時に負荷減少が生じる。

また、感光ドラムと中間転写ベルトとで回転に速度差を設けた場合、次のような逆負荷が生じる場合がある。即ち、感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写する１次転写部において、中間転写ベルトの周速を感光ドラムの周速よりも速く設定した場合に、１次転写部に高圧による静電吸着力が発生すると、感光ドラムに中間転写ベルトから力が作用する。この場合、感光ドラムは、感光ドラムの駆動装置と、中間転写ベルトの２つにより駆動を受ける状態になる。そして、上述の静電吸着力が、例えば感光ドラム上の残存トナーを除去するクリーニング装置のクリーナのブレーキ力を上回った場合、感光ドラムは、中間転写ベルトにより駆動される。即ち、駆動の伝達経路が通常と逆となる逆負荷が生じる。そして、このような逆負荷状態が急激に発生すると、従来のベルト駆動装置では、制御が効かず、色ずれが生じる。

また、従来のベルト駆動装置の場合、プーリとベルト間で生じるスリップ（滑り）により装置の寿命が低下すると言う課題がある。上述のように、ギア歯のない駆動系はバンディング防止に有利であるが、ギア歯による噛合で得られるような動力伝達能力は得ずらく、プーリとベルト間にスリップが発生し易い。そして、スリップが発生した場合には、ベルトが磨耗して撓み易くなったりするなど、駆動装置の寿命が低下する。特に、従動プーリの外径が駆動プーリの外径よりも大きい減速機構の場合、外径が小さい駆動プーリへのベルトの巻き付け長さが短い、つまり、駆動プーリとベルトとの接触面積が小さいため、スリップが発生しやすい。

また、装置の起動時は、各部材の摩擦負荷だけではなく、慣性負荷が加算されるため、特にスリップが生じ易い。このため、起動時のスリップ対策として、例えば、モータ起動プロファイルをスロー立上げにする方法を適用することが考えられる。しかしながら、モータ起動プロファイルをスロー立上げする方法は、慣性負荷対策としては有効であるが、摩擦負荷が、一時的に重くなるような現象（負荷重）には対応しきれない。

このような負荷重の具体例としては、例えば、放置後の感光ドラムのクリーナや転写クリーナの負荷重などが挙げられる。即ち、このようなクリーナのゴム部材であるクリーナブレードが、放置により、感光ドラムや中間転写ベルトに密着して、通常よりも負荷がアップする場合がある。また、クリーナブレードのニップ部において、回収した転写残トナーが固着して負荷がアップする場合もある。また、感光ドラムの端部を支持する部分に飛散トナーが侵入することを防ぐシール部においても、同様のトナー固着現象がある。また、例えば、中間転写ベルト内に配置される１次転写ローラ等のローラを滑り軸受により支持する構造の場合、軸受の擦動部に飛散トナーが侵入付着し、同様のトナー固着による負荷増加現象が発生する場合がある。このような摩擦負荷の増加現象に対しては、スロー立上げよりも、むしろ、瞬間的に立ち上げて、インパルスフォース（衝撃力）で、状態の変化（密着状態の変化や固着状態の変化）を促した方が効果的であり、慣性負荷対策のスロー立上げと、矛盾してしまう。

一方、ベルトのテンションをアップして、ベルトとプーリの駆動伝達力を増す方法が考えられるが、テンションをアップすることに伴うベルトの応力増加により、ベルトの寿命を低減させる原因となる。また、各プーリに作用するラジアル過重が大きくなるため、各プーリを支持する軸受等のパーツ寿命が低下するという問題が発生する。

本発明は、上述のような事情に鑑み、プーリと無端ベルトを使用した駆動装置で、負荷変動が生じても、駆動プーリと従動プーリとの応答性を確保できると共に、無端ベルトのスリップを防止できる構造を実現するものである。

本発明は、駆動源により回転駆動する駆動プーリと、被回転体と共に回転する従動プーリと、該駆動プーリの円筒面と該従動プーリの円筒面とに掛け渡される無端ベルトと、を備えた駆動装置において、前記無端ベルトよりも高い剛性を有し、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に配置され、これら両プーリに直接接触する中間伝達部材を備え、前記無端ベルト及び前記中間伝達部材を介して、前記駆動プーリと前記従動プーリとの動力伝達を行い、前記被回転体を回転駆動することを特徴とするものである。

本発明によれば、負荷変動が生じても、無端ベルトよりも剛性が高い中間伝達部材により動力を伝達できるため、駆動プーリと従動プーリとの応答性を確保できる。また、起動時などに無端ベルトにスリップが生じる傾向となった場合も、中間伝達部材により動力伝達を行って、このスリップの発生を防止でき、駆動装置の長寿命化を図れる。

本発明による実施形態の駆動装置を備えた画像形成装置を示す概略図。第１の実施形態に係る駆動装置の概略を一部を切断して示す図。図２のＡ−Ａ断面図。従来構造で負荷変動が生じた状態を示す模式図。従来構造で負荷変動と位置ずれ量との関係を示すグラフ。第１の実施形態で負荷変動と位置ずれ量との関係を示すグラフ。第２の実施形態に係る駆動装置の概略図。図７のＢ−Ｂ断面図。

＜第１の実施形態＞
本発明に係る第１の実施形態について、図１ないし図６を用いて説明する。まず、図１により、本実施形態の画像形成装置について説明する。本実施形態の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４個の画像形成ステーションを並列に配設した、中間転写式のタンデム型フルカラーレーザビームプリンタである。このような画像形成装置は、プリンタ部Ｐとリーダ部Ｒとを備える。プリンタ部Ｐは大別して、４個の同じ構成の画像形成ステーションを有する画像形成部１１、給紙ユニット１２、中間転写ユニット１３、定着ユニット１４、及び制御ユニット（不図示）から構成される。

画像形成部１１は次のように構成される。複数配置された像担持体である感光ドラム１５は、その中心で軸支され、後述する駆動装置５０により矢印で示す図１の反時計方向に回転駆動される。感光ドラム１５の外周面に対向した位置には、その回転方向に順に、帯電器１６、現像器１７、クリーニング装置１８が、それぞれ配置される。画像形成を行う場合、まず、コロナ帯電器などの帯電器１６によって、感光ドラム１５の表面を、所定の極性、電位に均一に帯電する。次いで、光源などを備えた光学系装置１９により、リーダ部Ｒにより読み込んだ画像信号や外部から送られた画像信号に応じて変調した例えばレーザビームなどの光線を、ミラー２０を介して帯電後の感光ドラム１５の表面に照射する。そして、感光ドラム１５の表面を露光し、この表面に静電潜像を形成する。さらに、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のトナー（現像剤）をそれぞれ収納した現像器１７により、感光ドラム１５上の静電潜像にトナーが付着され、トナー像として現像される。このトナー像は、一次転写部Ｔ１で中間転写ベルト２１に順次転写される。一次転写後に感光ドラム１５上に残ったトナーは、クリーニング装置１８により除去する。

給紙ユニット１２は、給紙カセット２２及び手差しトレイ２３、ピックアップローラ２４、給紙搬送路２５、レジストローラ対２６などを備える。給紙カセット２２及び手差しトレイ２３に収納された記録材Ｓは、ピックアップローラ２４により１枚ずつ給紙搬送路２５に送り出される。給紙搬送路２５により搬送された記録材Ｓは、レジストローラ対２６により画像形成のタイミングに合わせて二次転写部Ｔ２へ送り出される。

中間転写ユニット１３は、回転可能に張架された像担持体である無端状の中間転写ベルト２１を備える。中間転写ベルト２１は、駆動ローラ２７と、テンションローラ２８と、二次転写対向ローラ２９とにより張架されている。このうちの駆動ローラ２７は、後述する駆動装置５０により駆動される。また、テンションローラ２８は、図示しない付勢手段により中間転写ベルト２１に所定の張力を付与する。また、二次転写対向ローラ２９は、中間転写ベルト２１を挟んで二次転写部Ｔ２に対向して配置され、中間転写ベルト２１の回転摩擦力で連れ回されて従動回転する。このような中間転写ベルト２１は、駆動ローラ２７とテンションローラ２８との間で、各感光ドラム１５と対向する。また、各感光ドラム１５と中間転写ベルト２１を挟んで対向する位置には、一次転写用の帯電ブレード３０を配置している。また、駆動ローラ２７と中間転写ベルト２１を挟んで対向する位置には、ベルトクリーニング装置３１を配置している。

各感光ドラム１５に担持されたトナー像は、一次転写部Ｔ１で帯電ブレード３０により所定の電圧を印加することにより中間転写ベルト２１上に、順次一次転写される。中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像は、二次転写部Ｔ２で、レジストローラ２６によりタイミングを合わせて搬送された記録材Ｓに転写される。二次転写部Ｔ２で転写されずに残ったトナーは、ベルトクリーニング装置３１により除去され、図示しない廃トナー収納ボックスに搬送される。

定着ユニット１４は、内部にハロゲンヒータなどの熱源３２を有する定着ローラ３３及び加圧ローラ３４を備え、二次転写部Ｔ２で記録材Ｓに転写されたトナー像を、記録材Ｓに定着させる。トナー像を定着した記録材Ｓは、排紙ローラ対３５により排紙トレイ３６に排出される。上述のような各機構の動作は、不図示の制御ユニットにより制御される。また、この制御ユニットは、次述する駆動装置も含めた画像形成装置全体の作動を統括して制御しても良い。

次に、被回転体である感光ドラム１５、或は、中間転写ベルト２１の駆動ローラ２７を回転駆動する駆動装置５０について、図２、３により説明する。なお、以下の説明では、感光ドラム１５の駆動装置について説明するが、中間転写ベルト２１の駆動ローラ２７の駆動装置も同様である。駆動装置５０は、駆動源であるＤＣモータ５１の回転動力を減速して、感光ドラム１５に伝達するものである。このために、駆動装置５０は、ＤＣモータ５１により回転駆動する駆動プーリ５２と、感光ドラム１５と共に回転する従動プーリ５３と、駆動プーリ５２の円筒面５２ａと従動プーリ５３の円筒面５３ａとに掛け渡される歯無しの無端ベルト５４とを備える。そして、無端ベルト５４と両プーリ５２、５３との摩擦力により動力伝達を行う。なお、本実施形態では無端ベルト５４は歯無しとしているが、例えば、凸部が複数存在するものや表面形状が波型であるものであっても、更には歯付きのものであっても、両プーリ５２、５３との間で摩擦伝達を行う構造であれば、本発明の無端ベルトに含まれる。

即ち、ＤＣモータ５１の出力シャフト５１ａに円筒形状の駆動プーリ５２が結合されている。この駆動プーリ５１は、金属材料を略円筒形状に形成したもので、外周面の軸方向中間部に全周に亙って凹部５２ｂを形成し、この凹部５２ｂの底面を歯車のようなギア歯が形成されていない円筒面５２ａとしている。なお、凹部５２ｂの深さは、後述する無端ベルト５４の厚さよりも大きくしている。また、駆動プーリ５２の外周面の軸方向両端部も円筒面とし、後述する中間伝達部材５６の外周面と当接する当接部５２ｃとしている。

また、感光ドラム１５の回転軸であるドラムシャフト１５ａの同軸上には、従動プーリ５３が結合されている。従動プーリ５３も、駆動プーリ５２と同様に、金属材料を略円筒形状に形成したもので、外周面の軸方向中間部に全周に亙って凹部５３ｂを形成し、この凹部５３ｂの底面をギア歯が形成されていない円筒面５３ａとしている。なお、凹部５３ｂの深さも、後述する無端ベルト５４の厚さよりも大きくしている。また、従動プーリ５３の外周面の軸方向両端部も円筒面とし、後述する中間伝達部材５６の外周面と当接する当接部５３ｃとしている。また、従動プーリ５３の円筒面５３ａの外径は、駆動プーリ５２の円筒面５２ａの外径よりも大きく、従動プーリ５３と駆動プーリ５２の軸方向の幅はほぼ同じとしている。また、駆動プーリ５２と従動プーリ５３とを構成する金属材料としては、ステンレス鋼などの硬い材料を使用することが好ましい。

また、駆動プーリ５２と従動プーリ５３との円筒面５２ａ、５３ａには、ステンレス鋼などの鉄系金属製で周面に歯が無い歯無しの無端ベルト５４が掛け渡されている。上述のように円筒面５２ａ、５３ａを形成した凹部５２ｂ、５３ｂの深さは、無端ベルト５４の厚さよりも大きいため、このように掛け渡された状態で無端ベルト５３の外周面が当接部５２ｃ、５３ｃよりも突出することはない。また、無端ベルト５３の駆動プーリ５２及び従動プーリ５３から外れた部分には、テンションプーリ５５を掛け渡している。このテンションプーリ５５は、ばね５６により付勢されて、無端ベルト５４に適度な張力を付与するものである。

また、駆動プーリ５２と従動プーリ５３との間には、中間伝達部材５７を配置すると共に、この中間伝達部材５７の円筒面５７ａにも無端ベルト５４を掛け渡している。このような中間伝達部材５７は、ステンレス鋼などの硬度及び剛性が高い金属材料を中空の（貫通孔５８を有する）略円筒形状に形成したものである。そして、外周面の軸方向中間部に全周に亙って凹部５７ｂを形成し、この凹部５７ｂの底面をギア歯が形成されていない円筒面５７ａとしている。なお、凹部５７ｂの深さも、無端ベルト５４の厚さよりも大きくしている。また、中間伝達部材５７の少なくとも当接部５７ｃ部分の厚さを、無端ベルト５４の厚さよりも大きくし、中間伝達部材５７を無端ベルト５４よりも高い剛性を有するように形成している。

また、中間伝達部材５７の外周面の軸方向両端部も円筒面とし、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３の当接部５２ｃ、５３ｃとそれぞれ当接する当接部５７ｃとしている。また、中間伝達部材５７の当接部５７ｃの外径は、駆動プーリ５２の当接部５２ｃと従動プーリ５３の当接部５３ｃとの間隔よりも大きくする。なお、各当接部５７ｃ、５２ｃ、５３ｃの外径の関係は、無端ベルト５４の回転伝達の効率及び減速比との関係、更には、中間伝達部材５７の伝達効率などを考慮して定める。例えば、当接部５２ｃの直径：当接部５７ｃの直径：当接部５３ｃの直径＝１：２：８とする。また、中間伝達部材５７の軸方向の幅は、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３の軸方向の幅とほぼ同じとしている。また、中間伝達部材５７の当接部５７ｃの表面性状も、摩擦係数を小さくなるようにしている。

また、中間伝達部材５７は、貫通孔５８に支持軸５９を挿通し、この支持軸５９に転がり軸受や滑り軸受などの軸受６０により回転自在に支持されている。この支持軸５９の両端部は、装置に固定された不図示のフレームに形成した長孔或は支持軸５９の外径よりも大きい円孔に緩く嵌合されている。また、この支持軸５９の両端部は、付勢部材であるばね６１により所定の方向に付勢されている。即ち、ばね６１の基端部をフレームの一部に係止し、先端部を支持軸５９の両端部に係止している。そして、ばね６１の弾性力により支持軸５９を付勢している。したがって、この支持軸５９に支持された中間伝達部材５７もこのばね６１により所定方向に付勢される。この付勢される方向は、中間伝達部材５７が駆動プーリ５２と従動プーリ５３との間に食い込む方向、即ち、両プーリ５２、５３の間隔が狭くなる方向としている。図示の例の場合、中間伝達部材５７が駆動プーリ５２の中心と従動プーリ５３の中心とを結ぶ仮想線Ｌ（２点鎖線）よりも、テンションプーリ５５側（図２の左側）に配置されている。このため、ばね６１によりテンションプーリ５５から離れる方向（図２の右方）に付勢している。このように配置される中間伝達部材５７は、フレームに対しては自由度を持ち、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３に直接接触することで、その中心位置が定まる。これに対して、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３は、フレームに回転自在にがたつきなく支持され、回転中心が定まっている。

また、中間伝達部材５７の円筒面５７ａのテンションプーリ５５側を覆うように無端ベルト５４を掛け渡し、この無端ベルト５４の張力により、中間伝達部材５７が駆動プーリ５２と従動プーリ５３との間に食い込むようにしている。即ち、上述のように、中間伝達部材５７が仮想線Ｌよりもテンションプーリ５５側に配置されている。このため、無端ベルト５４を中間伝達部材５７のテンションプーリ５５側に掛け渡し、無端ベルト５４の張力により中間伝達部材５７を両プーリ５２、５３の間隔が狭くなる方向に付勢している。これにより、上述のばね６１の付勢力と相俟って中間伝達部５７の当接部５７ｃを駆動プーリ５２及び従動プーリ５３の当接部５２ｃ、５３ｃに確実に当接させると共に、必要な当接力を確保している。なお、この当接力が無端ベルト５４の張力により確保できれば、ばね６１を省略しても良い。

また、無端ベルト５４を、駆動プーリ５２と従動プーリ５３との間に配置される中間伝達部材５７のテンションプーリ５５側に掛け渡すことにより、図２に示すように、無端ベルト５４と駆動プーリ５２及び従動プーリ５３に対する巻き付け角を確保できる。この結果、無端ベルト５４と両プーリ５２、５３の円筒面５２ａ、５３ａとの接触面積を大きくでき、無端ベルト５４による動力伝達能力を向上させられる。なお、中間伝達部材５７は、仮想線Ｌよりもテンションプーリ５５と反対側（図２の右側）に配置することもできる。但し、この場合、無端ベルト５４の張力により中間伝達部材５７が両プーリ５２、５３の間から離れる方向に付勢されるため、この中間伝達部材５７を両プーリ５２、５３の間に食い込ませる方向に付勢するばね６１の弾性力を十分に確保する。

また、感光ドラム１５のドラムシャフト１５ａには、エンコーダホイール６２を固定している。また、このエンコーダホイール６２の少なくとも円周方向１個所にこのエンコーダホイール６２の回転を検知する検知部６３を設けている。これらエンコーダホイール６２と検知部６３とにより、回転速度検知手段６４を構成する。そして、この構成により、感光ドラム１５の回転速度を検知可能としている。検知部６３により検知された信号は、制御手段である制御部６５に送られる。この制御部６５はこの信号に基づいてＤＣモータ５１を制御し、駆動プーリ５２の回転速度を制御する。なお、この制御部６４は、前述の制御ユニットに組み込んでも良いし、別途設けても良い。

上述のように構成される駆動装置５０は、無端ベルト５４及び中間伝達部材５７を介して、駆動プーリ５２と従動プーリ５３との動力伝達を行い、感光ドラム１５を回転駆動する。通常の運転時、即ち、大きな負荷変動などが生じていない時には、無端ベルト５４からも十分に動力が伝達される。一方、前述したように、従動プーリ５３側の負荷が急激に軽くなった場合や、或は、逆負荷になった時のように、従動プーリ５３側に負荷変動が生じた場合、無端ベルト５４が撓んで無端ベルト５４による動力伝達が十分に行われなくなる。本実施形態の場合、このよう状態では、中間伝達部材５７により駆動プーリ５２からの動力を従動プーリ５３に伝達するため、負荷変動が生じてもこれら両プーリ５２、５３の応答性を確保できる。即ち、負荷変動が生じても、中間伝達部材５７の剛性は無端ベルト５４よりも高いため、無端ベルト５４のように撓むことはない。このため、中間伝達部材５７を介して十分な動力伝達を行われ、応答性の低下を防止できる。この点について、図４ないし図６を用いて詳しく説明する。

まず、図４は、中間伝達部材５７を設けていないベルト駆動装置を示している。本発明者は、この図４に示した構造と、図２、３に示した本実施形態の構造とを比較するため、以下のような実験を行った。即ち、感光ドラム１５の回転速度の制御を行いつつ、従動プーリ５３、５３Ａ側に作用する負荷トルクを変動させて、この際のドラムシャフト１５ａと出力シャフト５１ａとの位置ずれ量を、それぞれ測定した。図５、６はこの実験結果を示している。また、図５、６では、従動プーリ５３、５３Ａ側に作用する負荷トルクと、従動プーリ５３、５３Ａの回転軸（ドラムシャフト１５ａ）と駆動プーリ５２、５２Ａの回転軸（出力シャフト５１ａ）の位置ずれ量を測定した結果とを、横軸に時間をとって表している。また、図５は、図４に示した中間伝達部材５７を設けていない構造の結果を、図６は、図２、３に示した本実施形態の構造の結果を、それぞれ示している。なお、図５、６に示した位置ずれ量は、感光ドラム１５の周面の位置ずれ量に換算した値で示している。また、この測定は、次のような条件で行った。

感光ドラム１５の直径を３０ｍｍ、駆動プーリ５２の直径を１２．０６ｍｍ、従動プーリ５３の直径を９６．４８ｍｍ、中間伝達部材５７の直径を２４.１２ｍｍ、テンションプーリ５５の直径を２３．９６ｍｍとした。また、駆動プーリ５２Ａの直径を１１．９６ｍｍ、従動プーリ５３Ａの直径を９５．９６ｍｍとした。なお、駆動プーリ５２、従動プーリ５３、中間伝達部材５７の直径は、それぞれ当接部５２ｃ、５３ｃ、５７ｃ部分の直径とした。また、凹部５２ｂ、５３ｂ、５７ｂの深さは各々、０．０５ｍｍ、０．２６ｍｍ、０．０８ｍｍとした。また、各プーリ及び中間伝達部材の材料はステンレス鋼を使用した。また、無端ベルト５４の厚さを０．０４ｍｍ、幅を１２ｍｍ、周長を４２０ｍｍとし、材料はステンレス鋼を使用した。また、ＤＣモータ５１及び駆動プーリ５２、５２Ａの回転数を１０６８ｒｐｍとし、従動プーリ５３、５３Ａ及び感光ドラム１５の目標回転数を１３３．５ｒｐｍとした。また、テンションプーリ５５はばね５６を２個使い、１個のばね力を３１Ｎとし、無負荷の（駆動力が伝達されていない）状態での無端ベルト５４の張力を４６Ｎに設定した。

図５、６に示すように、何れの構造の場合も負荷変動が生じてなくても、ドラムシャフト１５ａは出力シャフト５１ａに対して進行方向に僅かに位置ずれが生じる。グラフにおいては、プラス方向に位置ずれが生じる。一方、負荷変動がプラス側に生じた場合は、徐々にマイナス方向に位置ずれが生じるが、位置ずれ量は何れの構造の場合も僅かである。これに対して、負荷の符号がプラスからマイナスになる逆負荷の場合、中間伝達部材５７を設けていない構造では、図５に示すように、この位置ずれは非常に大きなものとなる。この結果、図４の実線に示すように、無端ベルト５４の張り側に遊び（撓み）が生じる。そして、従動プーリ５３Ａは、駆動プーリ５２Ａに対して位相θのずれが生じる。

この点について説明する。従動プーリ５３Ａ側の負荷が急激に軽くなるような負荷変動が作用した場合、駆動系内部に蓄えられていた捻りのエネルギが瞬間的に開放される。このため、従動プーリ５３Ａは、一時的に進行方向にオーバランする。（この現象は、例えば、物体を右手で押さえながら、左手で輪ゴムを介して物体を引きずった際に、右手を物体から離したときに生じる過渡的な振動現象と同じ性質のものである。）特に、負荷がマイナス（逆負荷）になる場合、従動プーリ５３Ａよりも下流側の負荷系に逆に駆動されるため、進行方向へのオーバランはより多きなものとなる。中間伝達部５７を設けていない構造の場合、駆動プーリ５２Ａと従動プーリ５３Ａとの位相の拘束性が低いため、このようなオーバーランが大きく発生し、上述したように、大きな位置ずれが生じる。したがって、図４に示した構造の場合、ドラムシャフト１５ａの回転速度制御を行っても、従動プーリ５３Ａを所望の速度にコントロールすることは難しい。

これに対して本実施形態の場合、中間伝達部材５７を、駆動プーリ５２及び従動プーリ５３に当接させて、摩擦駆動を行うため、駆動プーリ５２と従動プーリ５３との間で位相の拘束性を高くすることができる。そして、このように位相の拘束性を高くすることで、感光ドラム１５の回転速度の検知に基づく制御を好適に効かせることが可能となる。図５と図６との比較から明らかなように、ドライブシャフト１５ａ（感光ドラム１５）の位置ずれが、図５では４０μｍ程度あったものが、図６では１０μｍ程度と大幅に低減改善することが確認できた。このように感光ドラム１５の位置ずれを低減できれば、図１に示したようなタンデム型の画像形成装置で、各色のステーションでの位置ずれを低減でき、各色の画像の重ねあわせである複数色画像の色ずれも低減できる。

また、本実施形態の場合、起動時などに無端ベルト５４にスリップが生じる傾向となった場合も、中間伝達部材５７により動力伝達を行って、このスリップの発生を防止でき、駆動装置の長寿命化を図れる。この点について詳しく説明する。前述したように、モータ起動時に、無端ベルト５４の巻き付け長さが短い駆動プーリ５２と無端ベルト５４との間でスリップが発生しやすい。本実施形態では、駆動プーリ５２の駆動力を、中間伝達部材５７を介して従動プーリ５３に伝達可能である。即ち、各当接部５２ｃ、５３ｃ、５７ｃを介して駆動力を伝達可能である。このため、起動時には、まず、駆動プーリ５２により中間伝達部材５７が直接駆動され、更に中間伝達部材５７により従動プーリ５３が回転駆動され、次いで、無端ベルト５４がスリップすることなく回転駆動する。即ち、無端ベルト５４がスリップする傾向となっても、動力が中間伝達部材５７を介して伝達されるため、このスリップが生じることを防止できる。なお、この起動時の説明は、理解し易くするために順序付けをして行ったが、実際にはこれらの動作が瞬時に（ほぼ同時に）起きる。

また、本実施形態の場合、前述したように、中間伝達部材５７を、駆動プーリ５２の中心と従動プーリ５３の中心とを結ぶ仮想線Ｌよりも、テンションプーリ５５側（ベルトの張り側とは逆側）に配置している。このため、モータ起動時に、無端ベルト５４の張力により駆動プーリ５２及び従動プーリ５３に対して中間伝達部材５７が食い込む方向の力が作用する。これにより、各当接部５２ａ、５３ａ、５７ａでの摩擦力が増大し、スリップ防止効果がさらに高くなる。このように無端ベルト５４のスリップを防止できれば、無端ベルト５４が早期に擦れ切れたりすることを防止でき、駆動装置５０の長寿命化を図れる。

また、本実施形態の場合、無端ベルト５４に加えて中間伝達部材５７を介して動力伝達を行っているため、無端ベルト５４の張力を大きくしなくても位置ずれを低減できる。この結果、無端ベルト５４の張力により駆動プーリ５２及び従動プーリ５３に作用するラジアル荷重を小さくでき、これら両プーリ５２、５３の倒れや磨耗を軽減できる。そして、装置の長寿命化を図れる。

更に、本実施形態の場合、前述したように、中間伝達部材５７を設けることにより無端ベルト５４の駆動プーリ５２及び従動プーリ５３に対する巻き付け角を大きくできるため、無端ベルト５４による動力伝達効率を向上させることができる。このように無端ベルト５４による動力伝達効率を向上させられれば、中間伝達部材５７による動力伝達効率を高くしなくても良く、各当接部５２ｃ、５３ｃ、５７ｃでの当接圧を抑えられる。この結果、これら各当接部５２ｃ、５３ｃ、５７ｃの磨耗を抑え、長寿命化を図れる。例えば、無端ベルト５４を掛け渡さずに、中間伝達部材５７のみを介して動力伝達を行う場合、伝達効率を高めるために各当接部５２ｃ、５３ｃ、５７ｃの当接圧を大きくする必要がある。これに対して、本実施形態では、無端ベルト５４と中間伝達部材５７との両方で動力伝達を行うため、各当接部５２ｃ、５３ｃ、５７ｃの当接圧を必要以上に大きくする必要がなく、長寿命化を図れる。

＜第２の実施形態＞
本発明に係る第２の実施形態について、図７及び図８を用いて説明する。本実施形態では、中間伝達部材５７Ａが、駆動プーリ５２Ｂ及び従動プーリ５３Ｂに対して無端ベルト５４を挟んで接触している。即ち、無端ベルト５４が、駆動プーリ５２Ｂの外周面と中間伝達部材５７Ａの外周面との間、及び、従動プーリ５３Ｂの外周面と中間伝達部材５７Ａの外周面との間で、それぞれ挟持されている（ニップ部６６ａ、６６ｂを形成している）。このため、本実施形態では、上述の第１の実施形態と異なり、両プーリ５２Ｂ、５３Ｂ及び中間伝達部材５７Ａの外周面を凹部を有さない円筒面としている。その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、同一部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

このような本実施形態の場合、ばね６１により中間伝達部材５７Ａを両プーリ５２Ｂ、５３Ｂの間に食い込ませている。このため、それぞれのニップ部６６ａ、６６ｂにおける無端ベルト５４の挟持力を高くできる。また、無端ベルト５４を中間伝達部材５７Ａのテンションプーリ５５側に掛け渡し、この中間伝達部材５７Ａを両プーリ５２Ｂ、５３Ｂの間の食い込み方向に付勢している。このため、無端ベルト５４の遊びが生じにくいと共に、ニップ部６６ａ、６６ｂでの挟持力を更に高めることができる。この結果、駆動プーリ５２Ｂと従動プーリ５３Ｂとの位相の拘束性を高めることができ、制御の応答性を良好にできる。そして、感光ドラム１５の位置ずれを防止でき、延いては、各色の画像の重ねあわせである複数色画像の色ずれを防止できる。

また、本実施形態では、駆動プーリ５２Ｂと中間伝達部材５７Ａとで無端ベルト５４を挟持するニップ部６６ａでは、ベルト巻き付け部の法線力の分布が通常とは異なるものになる。通常、法線力は、巻き付け部の周方向中央部が高く、周方向端部は法線力が低くなり、末端はゼロとなる。本実施形態では、この末端の部位が、上述のように駆動プーリ５２ｂと中間伝達部材５７Ａとで挟持するニップ部６６ａに相当するため、高い法線力を得ることができる。この結果、通常よりも、法線力の和は大きくなり、駆動プーリ５２Ｂと無端ベルト５４の駆動伝達トルクが大きくなり、無端ベルト５４のスリップ防止効果が得られる。

更に、中間伝達部材５７Ａを、駆動プーリ５２Ｂの中心と従動プーリ５３Ｂの中心とを結ぶ仮想線Ｌよりも、テンションプーリ５５側に配置しているため、モータ起動時に、両プーリ５２Ｂ、５３Ｂの間に中間伝達部材５７Ａが食い込む方向の力が作用する。これにより、法線力が増大し、スリップ防止効果がさらに高くなる。

なお、上述の各実施形態は、感光ドラム１５の回転速度検知による制御を用いない場合においても、効果がある。即ち、各実施形態の構造は、駆動プーリ５２、５２Ｂと従動プーリ５３、５３Ｂの位相拘束性を高める（応答性を高める）ものであるから、従動プーリ５３、５３Ｂ側に発生する負荷変動が、ＤＣモータ５１のモータ軸上に伝わりやすくなる。通常、モータは、モータロータの回転速度を一定にするようにモータ内部にて制御をかけている。このため、従動プーリ５３、５３Ｂ側の回転変動が伝わりやすい方が、リカバリーが早くなり、結果、ドラムシャフト１５ａの位置ずれは小さくなる。また、仮に、モータ内部にて一定速度の制御をかけないとしても、モータ軸上の慣性（ロータ慣性）が、減速比の自乗にて、従動プーリ５３、５３Ｂ側の負荷変動に対して抵抗力として作用する。このため、やはり、ドラムシャフト１５ａの位置ずれは小さくなる。

また、駆動プーリ５２、５２Ｂ、従動プーリ５３、５３Ｂ、中間伝達部材５６、５６Ａの外周面（或は円筒面５２ａ、５３ａ）、更にはテンションプーリ５５の外周面を、適宜、クラウン形状としても良い。これにより、無端ベルト５４の寄り防止を簡易に行うことが可能である。また、各プーリ５２、５２Ｂ、５３、５３Ｂ及び中間伝達部材５６、５６Ａの材質は、剛性の高い金属が好ましいが、負荷変動の値が低い場合、或は、目標とする色ずれ量に応じて、樹脂などの他の材料とすることも可能である。この場合、無端ベルト５４の材質をゴムなどの金属ベルトに比べて硬度が低いものとする。

１５・・・感光体ドラム（被回転体、像担持体）、２１・・・中間転写ベルト（像担持体）、２７・・・駆動ローラ（被回転体）、５０・・・駆動装置、５１・・・ＤＣモータ（駆動源）、５２、５２Ａ、５２Ｂ・・・駆動プーリ、５２ａ、５３ａ、５７ａ・・・円筒面、５２ｂ、５３ｂ、５７ｂ・・・凹部、５２ｃ、５３ｃ、５７ｃ・・・当接部、５３、５３Ａ、５３Ｂ・・・従動プーリ、５４・・・無端ベルト、５５・・・テンションプーリ、５６・・・ばね（付勢部材）、５７、５７Ａ・・・中間伝達部材、６２・・・エンコーダホイール、６３・・・検知部、６４・・・回転速度検知手段、６５・・・制御部（制御手段）

Claims

駆動源により回転駆動する駆動プーリと、被回転体と共に回転する従動プーリと、該駆動プーリの円筒面と該従動プーリの円筒面とに掛け渡される無端ベルトと、を備えた駆動装置において、
前記無端ベルトよりも高い剛性を有し、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に配置され、これら両プーリに直接接触する中間伝達部材を備え、
前記無端ベルト及び前記中間伝達部材を介して、前記駆動プーリと前記従動プーリとの動力伝達を行い、前記被回転体を回転駆動することを特徴とする駆動装置。
駆動源により回転駆動する駆動プーリと、被回転体と共に回転する従動プーリと、該駆動プーリの円筒面と該従動プーリの円筒面とに掛け渡される無端ベルトと、を備えた駆動装置において、
前記無端ベルトよりも高い剛性を有し、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に配置され、これら両プーリに前記無端ベルトを挟んで接触する中間伝達部材を備え、
前記無端ベルトを介して、前記駆動プーリと前記従動プーリとの動力伝達を行い、前記被回転体を回転駆動することを特徴とする駆動装置。
前記無端ベルトは、張力により前記中間伝達部材を前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に食い込む方向に付勢するように、該中間伝達部材に掛け渡されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の駆動装置。
前記中間伝達部材を前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に食い込む方向に付勢する付勢部材を備えることを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の駆動装置。
前記従動プーリの円筒面の外径が前記駆動プーリの円筒面の外径よりも大きく、前記無端ベルトが鉄系金属製で、前記従動プーリの回転速度を検知する回転速度検知手段と、該回転速度検知手段により検知した信号に基づいて、前記駆動プーリの回転速度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の駆動装置。
像担持体と、該像担持体を駆動する駆動装置とを備えた画像形成装置において、該像担持体が前記被回転体であり、該駆動装置が請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の駆動装置であることを特徴とする画像形成装置。