(57)【要約】【課題】低振動・低騒音化を目的とした噛み合いのないベルトとプーリを用いた駆動伝達系において特有の課題である滑り、剥離部におけるベルト振動を解決可能な駆動伝達装置を提供する。【解決手段】噛み合いのないベルトとプーリを用いた駆動伝達において、ベルトとプーリ間に電圧を印加して静電吸着力を発生させ、摩擦力を増大させるように構成する。さらに押圧部材をベルトとプーリの剥離位置に設置することで、ベルトとプーリ間で発生するベルト振動を抑え、騒音を低減する。【選択図】図１
2018124328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、
駆動プーリと、
被駆動部に連結された従動プーリと、
前記駆動プーリ及び前記従動プーリに巻回されたベルトと、を備え、
前記駆動源の回転力を前記駆動プーリに伝達し、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駆動を伝達する駆動伝達装置において、少なくとも１つの前記プーリと前記ベルトとの間に電位差を与えて静電吸着力を利用した静電ベルト駆動伝達装置であって、
少なくとも１つ以上の押圧部材を有し、
前記押圧部材は前記ベルトを介して、電位差を与えた前記プーリに接触するように配置され、かつ所定の電圧、負荷をかけたときにベルトがプーリから剥離する位置よりも回転下流側に押圧部材が、設置されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
少なくとも１つの前記プーリと前記ベルトは導電層を有し、前記導電層を有するプーリと前記ベルトは誘電層を介して接触するように配置され、前記導電層を有するプーリの導電層と前記ベルトとの間に電位差を与える電圧印加手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【請求項３】
前記押圧部材は複数プーリのうち、ベルトとの剥離部での騒音が最も大きなプーリに、前記ベルトを介して接触するように設けられていることを特徴とする請求項1又は２に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【請求項４】
前記押圧部材は複数プーリのうち、最も小径のプーリに、前記ベルトを介して接触するように設けられていることを特徴とする請求項1又は２に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【請求項５】
前記押圧部材は駆動プーリに、前記ベルトを介して接触するように設けられていることを特徴とする請求項1又は２に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【請求項６】
複数の前記押圧部材は、複数のプーリに、それぞれ前記ベルトを介して接するように設けられていることを特徴とする請求項1又は２に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【請求項７】
前記押圧部材は導電性であり、前記押圧部材の幅がベルトの誘電層よりも狭いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【請求項８】
前記押圧部材は導電性であり、前記押圧部材を介して、ベルト導電層に給電することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【請求項９】
前記ベルト導電層と、前記押圧部材は同電位とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【請求項１０】
前記押圧部材を押し付ける方向はプーリの軸に対して垂直方向とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静電ベルト駆動伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置などに用いられる駆動伝達装置に関し、特に噛み合いのないベルトとプーリを用いた駆動伝達装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
そこで、ギアに替えて、駆動プーリ及び従動プーリとそれらに巻回されるベルト（いわゆる平ベルト）とを用い、プーリとベルトとの間の摩擦力を利用して、モータの回転駆動力をベルトへ伝達する構成が検討されている。しかしながら、この構成において大きな駆動力を伝達しようとすると、プーリとベルトとの間で滑りが生じてしまい、モータの駆動力を被駆動部へと伝達することができないおそれがある。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１４６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、以下に述べるような課題があった。特許文献１の技術では、駆動ローラ（プーリ）と中間転写ベルトとの間にだけ静電吸着力を作用させているので、駆動ローラ以外の、中間転写ベルトを張架している複数のローラ（従動ローラ）と中間転写ベルトとの間で滑りが発生するおそれがある。
【０００７】
特に、従動ローラによって被駆動部が駆動される構成を考えた場合、被駆動部が大きな負荷であると、従動ローラとベルトとの滑りが発生しやすくなる。つまり、特許文献１の構成では、ベルトと従動ローラの間において滑りが発生するので、駆動源の回転力を被駆動部へと高精度に伝達することができないという問題があった。また、特許文献１の技術では、駆動ローラの芯金にバイアスを印加し、中間転写ベルトが分極することで、駆動ローラと中間転写ベルトとの間に静電吸着力が発生させているため、大きな吸着力を発生させることが困難であった。
【０００８】
さらに、特許文献１においては、中間転写ベルトの剥離時において、吸着力ムラ、負荷変動によって、中間転写ベルトが振動し、騒音が発生してしまう。特に、静電吸着力を大きくすると、吸着力のムラが相対的に大きくなるために、ベルトの振動による騒音も大きくなるという課題があった。
【０００９】
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、駆動源の回転力を被駆動部に高精度に伝達すると共に、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ことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の駆動伝達装置は、駆動源と、
駆動プーリと、被駆動部に連結された従動プーリと、前記駆動プーリ及び前記従動プーリに巻回されたベルト、を備え、前記駆動源の回転力を前記駆動プーリに伝達し、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駆動を伝達する駆動伝達装置において、前記駆動プーリおよび前記従動プーリの少なくとも一方は導電層を有し、前記導電層を有するプーリと前記ベルトは誘電層を介して接触するように配置され、前記導電層を有するプーリの導電層と前記ベルトとの間に電位差を与える電圧印加手段と、を備えた駆動伝達装置であって、少なくとも１つ以上の押圧部材を有し、前記押圧部材はベルトを介して、前記導電層を有するプーリに接触するように配置され、かつ所定の電圧、負荷をかけたときにベルトがプーリから剥離する位置よりも回転下流側に押圧部材が、設置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、噛み合いのないプーリ、ベルトを用いた駆動伝達装置において、駆動力伝達に必要な摩擦力を発生させることができ、滑りを発生させることなく駆動伝達が行える。また、噛み合いがないために振動の発生を抑制することができ、スジムラ等の画像劣化を防ぐとともに、駆動伝達装置から発生する騒音を大幅に低減させることが可能となる。更に、剥離部において押圧部材を設置するという簡易な構成で、剥離部におけるベルトの振動を抑制し、騒音を低減することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の静電吸着力を用いた駆動伝達装置を説明する図
【図２】画像形成装置の構成説明図
【図３】画像形成部の構成説明図
【図４】図１の断面図、側面図
【図５】図４のA部における回路図および図４の電気的な等価回路を説明する図
【図６】第１の実施の形態の駆動伝達装置における印加電圧と伝達可能駆動力の関係を説明する図
【図７】剥離部における騒音が発生するメカニズムを説明する図
【図８】押圧部材による騒音の低減効果を説明する図
【図９】実施例2の静電吸着力を用いた駆動伝達装置を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、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。
【００１４】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例である駆動伝達装置を備えた画像形成装置について、基本的な構成および動作を図２及び図３を参照して説明する。図２は画像形成装置の基本構成の説明図である。図２に示すように、実施例１の画像形成装置１００は、中間転写ベルト９に沿ってイエロー、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。
【００１５】
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て担持搬送された後、第一転写部ＴＹにおいて一次転写ローラ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、順次重ね合わせて中間転写ベルト９に一次転写される。
【００１６】
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に掛け渡して支持され、駆動ローラ１３の回転に伴って矢印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。
【００１７】
各画像形成部から転写され、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。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。
【００１８】
中間転写ベルトクリーニング装置１８は、不図示の駆動源によって中間転写ベルト９と接触離間可能に設置されている。通常印刷時には中間転写ベルトクリーニング装置１８は中間転写ベルト９に接触し、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト９に残った転写残トナーを除去する。中間転写ベルト９へのトナー像の転写を伴わないレーザー光量調整モード、転写電圧調整モード動作時には、中間転写ベルト９の劣化を防止するために中間転写ベルトクリーニング装置１８は中間転写ベルト９と離間される。
続いて図３を参照して画像形成部の詳細を説明する。
【００１９】
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、ブラックと異なる以外は同様に構成される。従って、以下では、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。
【００２０】
図３は画像形成部、一次転写部、および二次転写部の構成説明図である。図３に示すように、画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング装置６Ｙを配置する。
【００２１】
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、電源Ｄ３から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する。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。
【００２２】
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。帯電したトナーは、固定磁極４ｊ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４ｓに穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１Ｙを摺擦する。電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ４ｓに印加し、現像スリーブ４ｓよりも相対的に正極性となった感光ドラム１Ｙの静電像へトナーを付着させて、静電像をトナー像として現像する。
【００２３】
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。電源Ｄ１は、正極性の直流電圧を一次転写ローラ５Ｙに印加して、負極性に帯電して感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像を、一次転写部ＴＹを通過する中間転写ベルト９へ一次転写させる。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に摺擦して、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。
【００２４】
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に圧接し、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。
【００２５】
電源Ｄ２は、正極性の直流電圧を二次転写ローラ１１に印加して、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を流す。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。
【００２６】
以下より、図１を用いて本実施形態の駆動伝達装置５０の全体構成について説明する。図１は駆動伝達装置５０の斜視図である。この駆動伝達装置５０は、プーリとベルトとを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。
【００２７】
本実施形態では、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する感光ドラム１Kの回転軸３０K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、駆動分配への適用など、駆動伝達を必要とするあらゆる箇所に適している。
【００２８】
図１に示すように、駆動伝達装置５０には、駆動プーリ２１、従動プーリ２２、無端状のベルト２３、電圧印加手段２４、押圧部材３６が含まれる。駆動プーリ２１とベルト２３との接触面で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１Kは回転軸３０K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１Kに伝達される。
【００２９】
図１に示すように、電圧印加手段２６は導電性ブラシ２８aと２８cを介して、駆動プーリ２１の導電層２１とベルト２３の間に電位差を与える。そして、駆動プーリ２１とベルト２３の間に静電吸着力を発生させる。また駆動プーリ２１と同様の構成にて、従動プーリ２２側においてもベルト２３との間に静電吸着力を発生させる。
【００３０】
図１に示すように、駆動プーリ２１側の剥離部に設置した押圧部材３６は中心に軸３５を有し、またその軸は圧縮バネ３７によって軸に対して垂直方向に押し付けられ、一定の接触圧にて保持されている。そして、導電性の押圧部材３６はベルト２３が駆動プーリ２１から剥離する時に発生する振動および騒音を低減する。このことは後述にて詳しく説明する。
【００３１】
以下より、駆動伝達装置５０の伝達可能な駆動力について説明する。まず、駆動伝達装置５０の各々の構成部品について図４(a)、図４（ｂ）にて説明する。図４(a)は図１のX-X断面図、図４（ｂ）は図４(a)のY-Y断面図である。駆動プーリ２１は電圧を印加することが可能な導電層２１を有した円筒形状のもので、モータ２０の出力軸２０aに絶縁部材３４aを介して結合される。駆動プーリの半径は１０ｍｍ、幅も１０ｍｍとする。従動プーリ２２は、駆動プーリ２１と同様に、電圧を印加することが可能な導電層を有した円筒形状のもので、軸３０Kに絶縁部材３４bを介して結合される。
【００３２】
軸３０Kは、感光ドラム１Kへと接続される。従動プーリ２２の半径は４０ｍｍ、幅は１０ｍｍとする。押圧部材３６は導電性かつ円筒形状のもので、半径は１０ｍｍ、幅も１０ｍｍとする。押圧部材３６は押圧部材軸３５に結合しており、押圧部材軸３５は圧縮バネ３７によって付勢されている。圧縮バネ３７は押圧部材３６を駆動プーリ２１の軸に垂直な方向に押し付けており、押圧部材３６を所定の位置に当接させている。
駆動プーリ２１の導電層と従動プーリ２２の導電層は導電性ブラシ２８aおよび２８bを介して、電圧印加手段２４、２６から直流電圧が印加される。
【００３３】
無端ベルト２３は、プーリに接する側に誘電層２３aを有し、さらに外側に導電層２３bを有する２層構造である。誘電層２３aは、導電性カーボンが分散されたポリイミドの樹脂材料で構成され、体積抵抗率が１E9〜１E１４Ω・ｃｍ程度に抵抗調整され、厚さは約７０μｍ、幅は約１０ｍｍである。導電層２３bはNiのスパッタで形成され、厚さは１００nm程度である。また無端ベルト２３の導電層２３bの幅は、誘電層２３aの幅よりも狭く、プーリ表面との沿面距離を大きくして、放電を防止している。無端ベルト２３と駆動プーリ２１の巻き付き角は１２０°、無端ベルト２３と従動プーリ２３の巻き付き角は２４０°とする。
【００３４】
以上のように構成することで、駆動プーリ２１および従動プーリ２２と無端ベルト２３の間に静電吸着力を発生させ、駆動伝達に必要とする摩擦力を増大させている。なお、無端ベルト２３に付与される初期張力は小さくてよく、ここでは０．５ｋｇｆである。
【００３５】
続いて、図５を用いて、駆動伝達装置５０の伝達可能な駆動力を増大させるために利用しているベルトとプーリの間に発生する静電吸着力について説明する。図５（ａ）は、図４（ｂ）のＡ部において駆動プーリ２１と無端ベルト２３のミクロな接触状態を模式的に示した図で、図５（ｂ）は、駆動伝達装置５０の電気的性質を示した等価回路図である。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、駆動プーリ２１と無端ベルト２３は、それぞれ表面に微小な凹凸を有して接触しているため、駆動プーリ２１と無端ベルト２３との間には微小な空隙が形成される。この微小な接触状態は電気的には、図５（ａ）に示すような等価回路で表現される。ここで、Ｃｂ１は誘電層２３ａの静電容量成分、Ｒｂ１は誘電層２３ａの抵抗成分、Ｃｇ１は駆動プーリ２１と無端ベルト２３によって形成された空隙の静電容量、Ｒｇ１は駆動プーリ２１と無端ベルト２３の接触抵抗である。
【００３７】
このような構成で導電層２３ｂと駆動プーリ２１の間に電圧を印加すると、各静電容量、抵抗の大きさに応じて、Ｃｇ１に電荷が蓄積され、その結果静電吸着力が発生する。特に、Ｒｂ１が小さい場合には、ジョンセン・ラーベック力なる大きな静電吸着力が発生する。
【００３８】
また、駆動伝達装置５０の全体の等価回路としては、図５（ｂ）のようになる。図５（ｂ）は、図５（ａ）の等価回路に、従動プーリ２２と無端ベルト２３による静電容量成分と抵抗成分を加えたものである。ここでも、印加電圧、各静電容量、抵抗の大きさに応じてＣｇ１およびＣｇ２に電荷が蓄積され、駆動プーリ２１および従動プーリ２２と無端ベルト２３の導電層２３ｂとの間には静電力が発生し、電気的に吸着する。
【００３９】
このように静電吸着力が発生した結果、無端ベルト２３と駆動プーリ２１および従動プーリ２２との間の垂直抗力が増して摩擦力が増大するため、滑りを抑制し、伝達可能な駆動力を増加させることが可能となる。
【００４０】
次いで、電圧を印加することで発生する静電吸着力の作用により、伝達可能な駆動力が増加することについて説明する。ベルトによって駆動伝達を行う場合、駆動プーリの回転駆動力によってプーリに掛かる前後のベルト張力に差が生じ、この張力差によって従動プーリへ駆動力が伝達される。伝達される駆動力はこの張力差に等しい。
【００４１】
こうした駆動伝達において、伝達可能な駆動力即ち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Ｆ１はオイラーの公式より次式（１）で表される。
【００４２】
【数１】
2018124328.tif 000003
【００４３】
式（１）で、Ｔはベルトに張力を与えるテンション、θはベルトのプーリへの巻き付き角度、μはベルトとプーリ間の摩擦係数である。
さらに、静電吸着力が加わった場合の伝達可能な駆動力Ｆ２は、単位面積あたりの静電吸着力をＰ、プーリの半径をｒ、ベルトの幅をｂとすると、次式（２）で表される。
【００４４】
【数２】
2018124328.tif 000004
【００４５】
つまり、静電吸着力が加わったことによる伝達可能な駆動力の増分ΔＦはＦ２とＦ１の差分であり、次式（３）で表される。
【００４６】
【数３】
2018124328.tif 000005
ここで、本実施例における駆動プーリ２１と無端ベルト２３間に生じる単位面積当たりの静電吸着力Ｐ１は、コンデンサの電極間に働く力として考えることができ、次式（４）で表される。
【００４７】
【数４】
2018124328.tif 000006
【００４８】
式（４）で、εは無端ベルト２３の導電層２３ａの誘電率、ｄは厚さ、Ｖ１は駆動プーリ２１と無端ベルト２３の導電層２３ｂとの間にかかる電圧である。したがって、駆動プーリ２１から無端ベルト２３への伝達可能な駆動力は（４）式を（３）式に代入することで求められ、伝達可能な駆動力はプーリ−ベルト間にかかる電圧に２次比例して増加することがわかる。
【００４９】
図６に実際に作製したプーリとベルトでの測定結果から算出した印加電圧と伝達可能駆動力の関係の一例を示すが、実験的にも印加電圧に２次比例して伝達可能駆動力が増加することが確認されている。
【００５０】
さて、上述した説明は駆動プーリ２１と無端ベルト２３との間の伝達可能駆動力についてであったが、従動プーリ２２に関しても同様に伝達可能駆動力が算出できる。但し、本実施例の駆動伝達装置５０においては、従動プーリ２２と駆動プーリ２１とで、ベルトの巻き付き角度θ、プーリの半径ｒが異なるため、伝達可能な駆動力は異なる。従動プーリ２２では、駆動プーリ２１に比べてベルトの巻き付き角度θおよびプーリの半径ｒは大きくなっているため、従動プーリ２２の方が駆動プーリ２１よりも無端ベルト２３との接触面積が大きくなる。
【００５１】
すると、図５（ｂ）に示した等価回路における静電容量成分が大きくなり、従動プーリ２２と無端ベルト２３の静電吸着力が大きくなる。その結果、従動プーリ２２の方が駆動プーリ２１よりも伝達可能な駆動力が大きくなる。径の小さい駆動プーリの伝達可能な駆動力を大きくするために、従動プーリよりも大きな電圧を駆動プーリに印加する。すると、駆動プーリでは、従動プーリに比べて、単位面積当たりの吸着力が大きくなるため、吸着力のムラに起因するベルト振動が駆動プーリで大きくなり、より大きな騒音が発生する。そこで、騒音のより大きい駆動プーリにおいて、ベルトの振動を抑えるために押圧部材を設置した。
【００５２】
吸着力のムラによって振動が発生するメカニズムを図７(a)により説明する。図７(a)は押圧部材を設置していないときの駆動伝達装置５０で、駆動プーリ２１からベルト２３が剥離する様子を模式的に表した図である。ベルト２３はメカニズムを分かりやすく説明するためにあえて破線状で表している。この構成において駆動プーリ２１とベルト２３に電圧を印加すると、駆動プーリ２１の軸方向に静電吸着力Pが働く。また張力Tはベルト２３が剥離する位置と従動プーリ２２を結んだ方向に働く。張力Tは初期張力T0、巻き付き角θ、プーリとベルトの摩擦係数をμとすると、式（５）のように書き表せられる。
【００５３】
【数５】
2018124328.tif 000007
【００５４】
マクロな視点からみると一様な静電吸着力Pが働いているように見えるが、ミクロな視点で見ると、ベルト２３の導電層２３aの膜厚のバラつきや、表面凹凸の影響により吸着力は不均一に働いている。したがって、静電吸着力Pが最小の時や最大の時が存在する。
【００５５】
次に駆動プーリ２１からベルト２３が剥離する位置について説明する。いかなる場合でも、静電吸着力Pが働いている状態では、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の共通接線が駆動プーリ２１と接する位置eでベルト２３が剥離することはない。張力Tは静電吸着力Pに対して、直交する方向に作用するので、静電吸着力Pに対向する力はないからだ。
【００５６】
したがってベルト２３は駆動プーリ２１に巻き付くが、eの位置より下流側の場合は張力Tの分力が静電吸着力Pに対向する力として発生する。この分力は巻き付き角が大きくなるほど大きくなるので、最大静電吸着力が作用している場合ほど下流側b点で、最小静電吸着力が作用している場合は最も上流側a点で剥離することが分かる。a-b間の距離、つまり剥離位置のギャップcがベルト２３の振動の振幅になり、ギャップが大きくなるほど振動も騒音も大きくなる。
【００５７】
押圧部材３６を設置する箇所について説明する。以上に述べたメカニズムから、ベルト２３の振動および騒音を低減するためには、ベルト振動の振幅を低減すること、すなわち剥離位置のギャップcを小さくすることが重要であることが分かる。最小静電吸着力における剥離位置aより回転下流側に押圧部材３６を置くことで、振動ならびに騒音を低減する効果がある。図７（ｂ）は最小静電吸着力における剥離位置aよりも回転下流側に押圧部材３６を置いたとき、つまり押圧部材３６と駆動プーリ２１の当接点がdの場所にあるときを図示したものである。
【００５８】
図のような場所に押圧部材と駆動プーリの当接点dがあると、最大静電吸着力における剥離位置bとのギャップc’が図７（a）のときの剥離位置のギャップcよりも低減している。本発明では、所定の電圧、負荷をかけたときのベルト２３が駆動プーリ２１から剥離する位置から下流側に押圧部材３６を設置することとしている。たとえば、最小静電吸着力における剥離位置は下記のような方法で容易に調べることができる。まず図１に押圧部材３６がない構成において、ベルト２３が吸着している位置に変位計を設置し、所定の吸着力、負荷をかけ、低速で駆動させる。
【００５９】
図７（ａ）のeの位置では、ベルト２３とプーリ２１が常に吸着しているため、変位計にはほとんど変化がない。変位計を少し回転下流の位置にずらして、同様に変位計の変化をみる。最小静電吸着力における剥離位置aに変位計が到達した時、先ほどとは異なり、変位計の測定値の振幅が変化する。さらに、変位計を回転下流にずらすと、最大静電吸着力における剥離位置で、変位計の測定値の振幅が最大となる。このようして、最小静電吸着力、最大静電吸着力における剥離位置を測定することが可能であり、最小静電吸着力における剥離位置aよりも回転下流側の位置に押圧部材を配置することで、騒音を低減することができる。
【００６０】
図８は、本発明の効果を検証した実験結果である。実験は、図１に示した駆動伝達装置で行ない、駆動速度は７００ｒｐｍ、印加電圧は７００Ｖで吸着力を発生させ、駆動プーリの剥離位置から１０ｃｍはなれたところにマイクを設置し、騒音を測定した。収録した音にＡ特性Ｆｉｌｔｅｒで補正し、２００〜５ｋＨｚまでのＯＡ（ｄＢ）を算出した。暗騒音と部材有無時の騒音のデータを図８に示す。押圧部材３６がないときの騒音は暗騒音に比べて、３ｄＢ程度大きいことがわかる。一方、押圧部材３６を置いたときの騒音は暗騒音とほとんど変わらない程度の大きさであることが分かり、剥離音の低減効果が示された。
【００６１】
なお、本発明の駆動伝達装置はここまで説明した構成に限定されるものではなく、他の構成でも好適に実施可能である。また、無端ベルトを導電層のみとしてプーリ表面に誘電層を有する構成としてもよいし、ベルト・プーリ両方に誘電層を有する構成でもよい。さらに無端ベルトは平ベルトに限らず、プーリとの間で摩擦伝達を行うＶベルトやＶリブベルトなどでもよい。
【００６２】
また図１の押圧部材３６の大きさ、形状、支持方法はここまで説明した構成に限定されるものではなく、他の構成でも実施可能である。押圧部材の径の大きさは１０ｍｍに限定されず、それより小さくても大きくあってもよい。形状はローラ形状に限らず、ブレード形状、クラウン形状であってもよい。ただし導電性でグラウンドをとる場合は、押圧部材とプーリ間に放電が発生することを抑止するため、押圧部材の幅を誘電層２３aよりも狭くしたほうがよい。支持方法はバネに限定されず、所定の剥離位置に当接されているのであれば、どんな支持方法であってもよい。押圧部材の数は１つに限定されるものではなく、駆動プーリ、従動プーリの両方に置いてもよい。３つ以上のプーリがある場合は３つの押圧部材があっても構わない。
【００６３】
［実施例２］
本発明の第２の実施例について説明する。本実施例は、実施例１と同様の画像形成装置であり、備えられる駆動伝達装置における電圧の印加方法に関する構成および押圧部材を電源と絶縁とする構成が実施例１との相違点である。ここではその相違点についてのみ説明し、他の部分に関する詳細な説明は省略する。
【００６４】
まず、図９を参照して、実施例２における駆動伝達装置の構成について説明する。図９（ａ）は、駆動伝達装置５０の側面図であり、印加される電圧を模式的に示してある。図９（ｂ）は、図９（ａ）を電気的な等価回路で表わした図である。
【００６５】
図９（ａ）のように、実施例２における印加電圧の構成は、駆動プーリ２１を接地し、従動プーリ２２に電圧を印加し、無端ベルト２３の導電層２３ｂをフロートとしている。実施例１とは、駆動プーリ２１を接地したこと、無端ベルト２３をフロートとした点が異なる。なお、駆動プーリ２１は、軸２０ａと導通させており、軸２０ａを介して接地した。また、押圧部材３６は絶縁性材料で作られており、電圧印加手段２４とは絶縁し、ベルト２３の導電層と電位差を持たないように構成した。
【００６６】
ここで、実施例１の電気的な構成を並列構成、実施例２の電気的な構成を直列構成と呼ぶ。このような直列構成にすると、無端ベルト２３の導電層２３ｂは、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の電位の中間電位となる。すると、駆動プーリ２１と無端ベルト２３、および従動プーリ２２と無端ベルト２３の間にはそれぞれ電位差が発生し、それぞれのプーリと無端ベルト２３との間に静電吸着力が発生し、プーリと無端ベルト２３の滑りを抑制する。
【００６７】
本実施例の駆動伝達装置５０においても、実施例１と同様に、静電吸着力から伝達可能駆動力を算出することができる。ただし、実施例１の並列構成では、径の小さい駆動プーリ２１で伝達可能駆動力が小さくなったが、本実施例の直列構成では、径の大きい従動プーリ２２で伝達可能駆動力が小さくなる。その理由を以下に説明する。
【００６８】
従動プーリ２２と駆動プーリ２１とで、ベルトの巻き付き角度θ、プーリの半径ｒ、プーリとベルト間にかかる電圧Ｖが異なるため、伝達可能な駆動力は異なる。従動プーリ２２では、駆動プーリ２１に比べてベルトの巻き付き角度θおよびプーリの半径ｒは大きくなっている。一方、従動プーリ２２の方が駆動プーリ２１よりも無端ベルト２３との接触面積が大きいため、図９（ｂ）に示した等価回路における抵抗成分が小さくなり、プーリとベルト間にかかる電圧Ｖは小さくなる。即ち図９（ｂ）においてＶ１＞Ｖ２となる。
【００６９】
前述したように伝達可能な駆動力はプーリ−ベルト間にかかる電圧Ｖに依存する。このため、伝達可能な駆動力は巻き付き角度θおよびプーリ半径ｒが大きくなることよりもプーリとベルト間に係る電圧Ｖが小さくなることがより大きく作用し、従動プーリ２２の方が駆動プーリ２１よりも小さくなる。
【００７０】
このように、駆動プーリ−ベルト間にかかる電圧は、従動プーリ−ベルト間にかかる電圧よりも大きくなるため、単位面積当たりの静電吸着力は、駆動プーリで大きくなる。すると、吸着力のムラに起因するベルトの振動が駆動プーリで大きくなり、より大きな騒音が発生する。そこで、騒音のより大きい駆動プーリにおいて、ベルトの振動を抑えるために押圧部材を設置した。このように構成することで、本実施例でも、実施例１と同様に、騒音の低減効果が得られた。
【００７１】
また、本発明の駆動伝達装置は、ここまで説明した構成に限定されるものではなく、他の構成でも実施可能である。具体的には、駆動プーリに電圧印加して従動プーリを接地する構成、駆動プーリおよび従動プーリがそれぞれ周方向に絶縁層を介して電位差の異なる２つの電極を有し、電圧印加して静電吸着力を発生する構成でもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ・・・感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ・・・帯電装置
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ・・・露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ・・・現像装置
４ｊ・・・固定磁極
４ｓ・・・現像スリーブ
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ・・・一次転写ローラ
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ・・・クリーニング装置
９・・・中間転写ベルト
１０・・・バックアップローラ
１１・・・二次転写ローラ
１２・・・テンションローラ
１３・・・駆動ローラ
１４・・・給紙ローラ
１５・・・分離装置
１６・・・レジストローラ
１７・・・定着装置
１８・・・中間転写ベルトクリーニング装置
２０・・・モータ
２１・・・駆動プーリ
２２・・・従動プーリ
２３・・・無端ベルト
２３a・・・誘電層
２３b・・・導電層
２４・・・電圧印加手段
２６・・・電圧印加手段
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ・・・導電性ブラシ
３４ａ、３４ｂ・・・従動、駆動ローラ軸受け
３５・・・押圧部材軸
３６・・・押圧部材
３７・・・圧縮バネ
５０・・・駆動伝達装置
１００・・・画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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