(57)【要約】      （修正有）【課題】振動や騒音の低減を確保しつつ、駆動及び従動の双方のプーリとベルトとの滑りを防止して駆動プーリの回転力を従動プーリへ高精度に伝達する駆動伝達装置を提供する。【解決手段】駆動源２０と、回転駆動される駆動プーリ２１と、被駆動部に直接または間接的に連結される従動プーリ２２と、駆動プーリ２１および従動プーリ２２に巻き回されたベルト２３を備え、駆動源２０の回転力を駆動プーリ２１およびベルト２３および従動プーリ２２を介して被駆動部に駆動を伝達する駆動伝達装置であって、駆動プーリ２１または従動プーリ２２の少なくとも一方に、複数に分割された導電部２３ｂを有し、導電部２３ｂを有するプーリとベルト２３の導電部２３ｂは誘電体層２３ａを介して接触するように配置され、導電部２３ｂを有するプーリと、ベルトの導電部２３ｂ間に電位差を与えて、プーリとベルト２３を静電的に吸着させて、滑りを防止する。【選択図】図４
2018124331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、 駆動源によって回転駆動される駆動プーリと、 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、 前記駆動プーリおよび前記従動プーリに巻き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および前記ベルトおよ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であって、 
前記駆動プーリまたは前記従動プーリの少なくとも一方に、複数に分割された導電部を有し、 前記ベルトにも導電部を有し、前記導電部を有するプーリと前記ベルトの導電部は誘電体層を介して接触するように配置され、前記導電部を有するプーリにおいて絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与えると共に、前記導電部を有するプーリと、前記ベルトの導電部間に電位差を与える電圧印加手段を備えることを特徴とする駆動伝達装置。 
【請求項２】
前記誘電体層の体積抵抗は、前記ベルトおよび前記プーリの導電部の体積抵抗よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。 
【請求項３】
前記誘電体層の体積抵抗は、１Ｅ＋９Ωｃｍから１Ｅ＋１４Ωｃｍの範囲である ことを特徴とする請求項２に記載の駆動伝達装置。
【請求項４】
前記誘電体層の体積抵抗は、１Ｅ＋１４Ωｃｍより大きいことを特徴とする請求項２に記載の駆動伝達装置。 
【請求項５】
前記ベルトの導電部が金属層であることを特徴とする請求項３または４に記載の駆動伝達装置。
【請求項６】
前記駆動プーリと前記従動プーリはいずれもベルトの内側に配置され、前記誘電体層は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５のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
【請求項７】
前記誘電体層は、前記駆動プーリの外周面およ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５のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。 
【請求項８】
前記プーリに設けられた複数に分割された導電部は、前記ベルトの搬送方向と平行に配置さ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。 
【請求項９】
前記プーリに設けられた複数に分割された導電部は、搬送方向と垂直に配置される 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。 
【請求項１０】
前記駆動プーリまたは前記従動プーリの少なくとも一方のプーリにおいて、ベルト巻き付き角度は、隣り合う導電部に電位差を与える一方の導電部の端から、絶縁層、もう一方の導電部、絶縁層、そして同じ電位を与える導電部の端までの合計角度の整数倍と等しくすることを特徴とする請求項９に記載の駆動伝達装置。
【請求項１１】
前記導電部を有するプーリは、前記駆動プーリと前記ベルト、および前記従動プーリと前記ベルト間に発生する静電吸着力が 最も小さいプーリであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
【請求項１２】
前記導体部を有するプーリと前記ベルトの接触時間ｔは、
クーロン力よりも、ジョンセン・ラーベック力が大きくなるために必要な時間ｔｃｊに対して、
ｔｃｊ  ＜  ｔ  を満たすように、
前記ｔｃｊおよび前記接触時間ｔを決定したことを特徴とする請求項３に記載の駆動伝達装置。
【請求項１３】
前記駆動プーリの絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与える第１の電圧印加手段と前記従動プーリの絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与える第２の電圧印加手段を持ち、前記第１の電圧印加手段と前記第２の電圧印加手段とを絶縁することを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
【請求項１４】
前記ベルトの導電層は、２つのプーリ間に渡されているベルトの各々のプーリと接触していない部分の長さ以下の間隔で、１つ以上の分断を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
【請求項１５】
ベルト巻き付き長さの長いプーリ側の絶縁層を介して隣り合う導電部間に電位差を、
ベルト巻き付き長さの短いプーリ側の絶縁層を介して隣り合う導電部間に電位差より
小さくすることを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。
【請求項１６】
ベルト巻き付き長さの長いプーリ側のプーリのベルト巻き付き長さ当たりのプーリの導電部とベルトの接触面積が、
ベルト巻き付き長さの短いプーリ側のプーリのベルト巻き付き長さ当たりのプーリの導電部とベルトの接触面積がより小さいことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。
【請求項１７】
ベルト巻き付き長さの長いプーリの誘電体の体積抵抗率が、
ベルト巻き付き長さの短いプーリの誘電体の体積抵抗率より大きいことを特徴とする請求項７に記載の駆動力伝達装置。
【請求項１８】
ベルト巻き付き長さの長いプーリの誘電体膜厚が、
ベルト巻き付き長さの短いプーリの誘電体膜厚より大きいことを特徴とする請求項７に記載の駆動力伝達装置。
【請求項１９】
前記電圧印加手段に印加電圧を指示する電圧指示手段を備え、
前記被駆動部の動作状態を識別する被駆動部動作状態識別手段を備え、
前記電圧指示手段は前記被駆動部動作状態識別手段の識別情報に基づいて印加電圧指示値を決定することを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置
【請求項２０】
請求項１に記載の駆動伝達装置において、
前記プーリの少なくともひとつのプーリにおいて、前記複数の導電部は搬送方向に対し垂直方向に分割され、前記複数の導電部は電気的に独立させ、前記複数の導電部への前記電圧印加手段は、前記ベルトが前記プーリから剥離する領域または巻き付き開始領域に位置する導電部への電圧印加を行わず、前記ベルトと前記プーリとが接触している領域に位置する搬送方向に隣り合う導電部へ電位差を与えることを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の駆動伝達装置において、
前記プーリの少なくともひとつのプーリにおいて、前記複数の導電部は搬送方向に対し垂直方向と平行方向とに分割され、前記複数の導電部は電気的に独立させ、前記複数の導電部への前記電圧印加手段は、前記ベルトが前記プーリから剥離する領域または巻き付き開始領域に位置する導電部への電圧印加を行わず、前記ベルトと前記プーリとが接触している領域に位置する搬送方向に対し垂直に隣り合う導電部へ電位差を与えることを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項２２】
前記給電を行わない領域において、絶縁層を介して隣り合う導電部と同時に接触する接触手段を有することを特徴とする請求項２０または２１に記載の駆動伝達装置
【請求項２３】
前記給電を行わない領域において、前記導電部と前記ベルトの導電部が接触する接触手段を有することを特徴とする請求項２０または２１に記載の駆動伝達装置
【請求項２４】
請求項１乃至２３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。
【請求項２５】
請求項１乃至２３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、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。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。
【０００８】
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。
【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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、駆動源と、駆動源によって回転駆動される駆動プーリと、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、前記駆動プーリおよび前記従動プーリに巻き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および前記ベルトおよ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であって、前記駆動プーリまたは前記従動プーリの少なくとも一方に、複数に分割された導電部を有し、 前記ベルトにも導電部を有し、導電部を有する前記プーリと前記ベルトの前記導電部は誘電体層を介して接触するように配置され、前記導電部を有するプーリにおいて絶縁層を介して隣り合う前記導電部に電位差を与えると共に、前記導電部を有するプーリと、前記ベルトの導電部間に電位差を与える電圧印加手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
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。また、ベルトへの給電が不要なため、給電部材とベルト間の摺擦音を無くせる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る駆動伝達装置の斜視図
【図２】第１の実施形態の駆動伝達装置を備える画像形成装置の構成を説明する図
【図３】第１の実施形態の駆動伝達装置を備える画像形成部の構成を説明する図
【図４】図１のX−X断面図
【図５】第１の実施の形態の駆動伝達装置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静電吸着力と、駆動伝達力の関係を説明する図
【図７】第１の実施の形態の電圧印加手段を１つにした場合の駆動伝達装置の断面図
【図８】第１の実施の形態の電圧印加手段を１つにした場合の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図９】第２の実施の形態の駆動伝達装置の断面図
【図１０】第２の実施の形態の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図１１】第３の実施の形態の駆動伝達装置の断面図
【図１２】第３の実施の形態の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図１３】第４の実施の形態の駆動伝達装置の断面図
【図１４】第４の実施の形態の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図１５】第５の実施の形態に係る駆動伝達装置の斜視図と断面図
【図１６】第５の実施の形態に係る駆動伝達装置の駆動プーリ表面の展開した模式図
【図１７】第５の実施の形態に係る駆動伝達装置の変形例の断面図
【図１８】第６の実施の形態に係る駆動伝達装置の斜視図
【図１９】図１８のX−X断面図
【図２０】第６の実施の形態の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図２１】第７の実施の形態に係る駆動伝達装置の斜視図
【図２２】図２１のX−X断面図
【図２３】巻き付き時間と静電吸着力を説明する図
【図２４】第８の実施の形態の駆動伝達装置の静電吸着力の算出過程を説明する図
【図２５】第８の実施の形態による静電吸着力が増加する時間を説明する図
【図２６】静電吸着力および時定数に関わるパラメータを説明する図
【図２７】体積抵抗により時定数調整をした際の効果の説明図
【図２８】印加電圧により時定数調整をした際の効果の説明図
【図２９】第９の実施の形態の駆動伝達装置の断面図
【図３０】第９の実施の形態の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図３１】第９の実施の形態の少ない電圧印加手段により各プーリの静電吸着力を設定する場合の駆動伝達装置の断面図と電気的な等価回路を説明する図
【図３２】第９の実施の形態の少ない電圧印加手段により各プーリの静電吸着力を設定する場合の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図３３】第９の実施の形態で外部抵抗を使う場合の駆動伝達装置の断面図
【図３４】第９の実施の形態で外部抵抗を使う場合の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図３５】第１０の実施の形態のベルトの断面構造を説明する図
【図３６】第１０の実施の形態の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図３７】第１１の実施の形態に係る駆動伝達装置の断面図
【図３８】第１２の実施の形態の感光ドラムへの駆動伝達を説明する模式図
【図３９】感光ドラムと中間転写ベルトの接触離間動作の説明図
【図４０】第１２の実施の形態の感光ドラムへの駆動伝達の動作フローチャート
【図４１】第１３の実施の形態の駆動伝達装置の側面図
【図４２】第１３の実施の形態のプーリ電極の別構成を説明するプーリ表面の展開した模式図
【図４３】第１３の実施の形態の給電を行わない導電部同士をショートさせる導電性ブラシを備えた駆動伝達装置の側面図
【図４４】第１３の実施の形態の給電を行わない導電部とベルトの導電部をショートさせる導電性ブラシを備えた駆動伝達装置の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
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。
【００１８】
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、加圧ローラ４０と定着ローラ４１によっ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。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。
【００１９】
続いて図３を参照して画像形成部の詳細を説明する。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。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。  
【００２１】
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。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。
【００２２】
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。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。
【００２３】
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。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。
【００２４】
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。
【００２５】
以下より、図１と図４を用いて本実施の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。図４は図１のＸ−Ｘ断面図である。この駆動伝達装置５０は、静電吸着力を利用して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。
【００２６】
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、駆動分配への適用等、駆動伝達を必要とするあらゆる箇所に適している。
【００２７】
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２５、２６が含まれる。駆動プーリ２１、従動プーリ２２、ベルト２３は、モータ２０が発生させた駆動力を感光ドラム１Ｙに３０Ｙを介して伝達する。モータ２０が発生させた駆動力は、出力軸２０ａ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３０Ｙ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。
【００２８】
図４に示すように、電圧印加手段２５および２６は、導電性ブラシ２８ａと２８ｃを介して、駆動プーリ２１の絶縁層２１ｂを介して隣り合う導電部２１ａと２１ｃ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。
【００２９】
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１と図１のＸ−Ｘ断面である図４にて説明する。
【００３０】
駆動プーリ２１は、互いに異なる電圧を印加することが可能な導電部２１ａ、２１ｃと、導電部間に絶縁層２１ｂ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２１の半径は１０ｍｍ、幅も１０ｍｍとする。また導電部２１ａと２１ｃの幅は４．５ｍｍ、絶縁層２１ｂの幅は１ｍｍである。
【００３１】
従動プーリ２２は、駆動プーリ２１と同様に、互いに異なる電圧を印加することが可能な導電部２２ａと２２ｃと、導電部間に絶縁層２２ｂを有した円筒形状のもので、軸３０Ｙに絶縁部材３４ｂを介して結合される。軸３０Ｙは、感光ドラム１Ｙへと接続される。従動プーリ２２の半径は４０ｍｍ、幅は１０ｍｍとする。また導電部２２ａと２２ｃの幅は４．５ｍｍ、絶縁層２２ｂの幅は１ｍｍである。
【００３２】
駆動プーリの導電部２１ｃと従動プーリの導電部２２Ｃは、導電性ブラシ２８ａおよび２８ｂを介して、電圧印加手段２５から直流電圧が印加される。駆動プーリの導電部２１ａと従動プーリの導電部２２ａは、導電性ブラシ２８ｃおよび２８ｄを介して、電圧印加手段２６から直流電圧が印加される。電圧印加手段２５および２６にはそれぞれ異なる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体層２３ａを有し、さらに誘電体層２３ａの上に導電部２３ｂを有する二層構造である。誘電体層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。導電部２３ｂは、Ｎｉ等のスパッタで形成され、厚さは約１００ｎｍである。また無端ベルト２３の導電部２３ｂの幅は、図４に示すように誘電体層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２２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、駆動伝達に寄与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のＡ部において駆動プーリ２１とベルト２３の断面図とその等価回路である。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２１ａ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。またＣｂ２は誘電層２３ａの静電容量成分、Ｒｂ２は誘電層２３ａの抵抗成分、Ｃｇ２は駆動プーリ２１ｃと無端ベルト２３によって形成された空隙の静電容量、Ｒｇ２は駆動プーリ２１ｃと無端ベルト２３の接触抵抗である。
【００３７】
このような構成で、駆動プーリの導電部２１ａと２１ｃの間に電圧が印加され、電流が流れると、駆動プーリ２１ａおよび２１ｃとベルト２３の誘電体層２３ａとの接触点を挟んだ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Ｖｇ１、Ｖｇ２とする。すると、図５（ａ）に示すように、駆動プーリ２１とベルト２３の誘電体層２３ａの接触点の小さな間隙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。この静電吸着力がジョンセン・ラーベック力である。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１×１０９Ω・ｃｍ以上１×１０１４Ω・ｃｍ未満の場合に大きな力となる。
【００３８】
続いて図５（ａ）の等価回路における静電吸着力の算出法を示す。図５（ａ）において、電圧印加手段２５に＋Ｅ（Ｖ）と２６に−Ｅ（Ｖ）と異なる極性の電圧を印加した場合、ベルト２３の導電部２３ｂは０Ｖとなる。よって、駆動プーリの導電部２１ａとベルト２３ａの界面における等価回路は図５（ｃ）となる。図５（ｃ）の等価回路において、単位面積当たりの静電吸着力Ｐと、駆動プーリ２１ａとベルト２３の誘電体層２３ａの接触点の小さな間隙を隔てて相対向する面に誘起される単位面積当たりの電荷Ｑｇ１は、以下の式で表わされる。なお、ε０は、空気の誘電率である。
【００３９】
【数１】
2018124331.tif 000003
【００４０】
【数２】
2018124331.tif 000004
【００４１】
τは、図５（ａ）の等価回路の時定数である。式（１）、式（２）から、時間が経過（ｔ＝∞）してＣｇ１に蓄えられる電荷Ｑｇ１が安定した際の単位面積当たりの静電吸着力Ｐは、式（３）と求めることができる。
【００４２】
【数３】
2018124331.tif 000005
【００４３】
式（３）から、静電吸着力は、印加電圧Ｅ、空隙の静電容量Ｃｇ１、接触抵抗Ｒｇ１、ベルト２３の誘電体層２３ａの体積抵抗Ｒｂ１によって決まることが分かる。
【００４４】
上記は駆動プーリの導電部２１ａとベルト２３の誘電体層２３ａの接触界面での静電吸着力Ｐを示したが、駆動プーリの導電部２１ｃとベルト２３の誘電体層２３ａの接触界面でも静電吸着力が同様に発生する。さらに、従動プーリの導電部２２ａとベルトの誘電体層２３ａの接触界面および、従動プーリの導電部２２ｃとベルトの誘電体層の２３ａの接触界面に発生する静電吸着力も上記と同様に算出することができる。
【００４５】
これまで説明を行った駆動伝達装置５０の構成と駆動伝達装置５０で発生する静電吸着力を踏まえて、駆動伝達装置５０の伝達可能な駆動力について説明する。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。伝達可能な駆動力はこの張力差に等しい。
【００４６】
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（４）で表される。
【００４７】
【数４】
2018124331.tif 000006
【００４８】
式（４）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、プーリベルト間に発生する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（５）で表される。
【００４９】
【数５】
2018124331.tif 000007
【００５０】
式（５）から、駆動伝達装置５０の伝達可能な駆動力は、ベルトとプーリの間に電圧を加え静電吸着力が発生することで、増大することが分かる。そして、駆動伝達装置５０の伝達可能な駆動力は、式（５）に式（３）を代入し、式（６）のように表すことができる。
【００５１】
【数６】
2018124331.tif 000008
【００５２】
式（６）から、駆動伝達装置５０の伝達可能な駆動力も、静電吸着力と同様に印加電圧、空隙の静電容量Ｃｇ１、接触抵抗Ｒｇ１、ベルト２３の誘電体層２３ａの体積抵抗Ｒｂ１によって決まることが分かる。続いて、式（６）を基に、印加電圧に対する駆動伝達装置５０の伝達可能な駆動力について述べる。
【００５３】
まず、印加電圧Ｅを変化させた場合、式（６）より、駆動伝達装置５０の伝達可能な駆動力は、印加電圧Ｅに２乗に比例して大きくなる。図６（ａ）は、実際に作製したプーリとベルトで測定した印加電圧と静電吸着力の関係、図６（ｂ）は、図６（ａ）から算出した印加電圧と伝達可能駆動力の関係を示した図である。図６（ａ）から、印加電圧を大きくすることで、静電吸着力は大きくなることが分かる。これと同時に、図６（ｂ）から、伝達可能駆動力も、印加電圧に応じて増大していることが分かる。実験的にも印加電圧を大きくすると、静電吸着力が増加することで伝達可能駆動力が増加することが確認されている。
【００５４】
なお確実に滑りを発生させないようにするために、電圧印加手段２５、２６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、もっとも滑りやすくなるプーリ（ここでは、ベルト２３の巻きつき角度が小さい駆動プーリ２１）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２２の軸上に加わる回転負荷を従動プーリ２２の半径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、駆動力Ｆ２が大きくなるように設定される。
【００５５】
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、無端ベルトの導電部２３ｂ上に誘電体層を有する構成でもよい。またプーリに設けられた導電部や絶縁層が２つより多い構成でもよい。またプーリに設けられた導電部をスパッタにて形成することも可能である。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リブドベルトなどでもよい。
【００５６】
また、電圧印加手段を１つにしてもよい。図７は電圧印加手段を１つにしたときの模式的断面である。駆動プーリの導電部２１ｃと従動プーリの導電部２２ｃは、導電性ブラシ２８ａおよび２８ｂを介して、電圧印加手段２５′の正の直流電圧が印加される。駆動プーリの導電部２１ａと従動プーリの導電部２２ａは、導電性ブラシ２８ｃおよび２８ｄを介して、電圧印加手段２５′の負の直流電圧が印加される。
【００５７】
図８は図７に示す構成における電気的性質を示した等価回路図である。電圧印加手段２５′を２倍の電圧２Eにすることで、ベルトの導電部とプーリの導電部間には、Eの電位差が働き、静電吸着力は図５（ｂ）に示す回路の場合と同じになる。このように、１つの電圧印加手段２５′を用いても、絶縁層を介して隣り合う導電部間に電位差を与えることが可能である。
【００５８】
以上のように、本実施の形態では、駆動伝達装置において、プーリに複数に分割された導電部と、ベルトにも導電部を有し、プーリにおいて絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与えるとともに、導電部を有するプーリとベルトの導電部間に電位差が与えられ、静電吸着力を発生させた。その結果、伝達可能な駆動力を増加させることで、ベルトとプーリ間の滑りを抑制し、安定して被駆動部に駆動を伝達することが可能となった。またギアを用いた伝達機構に比べ、振動や騒音の発生も著しく少なくなる。またベルトは非接地でよいことから、ベルトへの給電が不要で摺擦音を抑制可能である。
【００５９】
さらに、静電吸着力で摩擦力が大きくなることから、ベルト初期張力を過大な値に設定しなくて済むため、長期使用による精度変化（プーリ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。
【００６０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態に対して、駆動伝達装置５０の無端ベルト２３の構成が異なる。それ以外の駆動伝達装置５０および画像形成装置１００の構成は同様である。
【００６１】
図９は、本実施形態の駆動伝達装置５０の模式的断面図である。図１０は、図９のＡ部において駆動プーリ２１とベルト２３の断面図とその等価回路である。
【００６２】
第１の実施形態では、図４および図５（ａ）に示したように、無端ベルト２３の誘電体層２３ａの外周面に、導電部２３ｂを有した。これに対し、第２の実施形態では、図９や図１０に示すように、無端ベルト２３の誘電体層２３ａの外周面に、低抵抗層２３ｃを有している。
【００６３】
ベルト２３の外周面に低抵抗層２３ｃを有することで、駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路は、図１０となる。誘電体層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。低抵抗層２３ｃ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、体積抵抗率が誘電体層２３ａよりも低く、１Ｅ２〜１Ｅ８Ωｃｍであり、厚さは約１０μｍである。
【００６４】
以下に、第２の実施形態において、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の発生する静電吸着力について説明する。
【００６５】
図１０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１０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２１ａ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。
【００６６】
またＣｂ２は誘電層２３ａの静電容量成分、Ｒｂ２は誘電層２３ａの抵抗成分、Ｃｇ２は駆動プーリ２１ｃと無端ベルト２３によって形成された空隙の静電容量、Ｒｇ２は駆動プーリ２１ｃと無端ベルト２３の接触抵抗である。また、Ｃｂ５は低抵抗層２３ｃの静電容量成分、Ｒｂ５は低抵抗層２３ｃの抵抗成分である。
【００６７】
このような構成で、駆動プーリの導電部２１ａと２１ｃの間に電圧が印加され、電流が流れると、駆動プーリ２１ａおよび２１ｃとベルト２３の誘電体層２３ａ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Ｖｇ１、Ｖｇ２とする。すると、図１０に示すように、駆動プーリ２１とベルト２３の誘電体層２３ａの接触点の小さな間隙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。この吸着力がジョンセン・ラーベック力である。
【００６８】
続いて図１０の等価回路における静電吸着力の算出法を示す。図１０において、電圧印加手段２５に＋Ｅ（Ｖ）と２６に−Ｅ（Ｖ）と異なる極性の電圧を印加した場合、単位面積当たりの静電吸着力Ｐと、駆動プーリ２１ａとベルト２３の誘電体層２３ａの接触点の小さな間隙を隔てて相対向する面に誘起される単位面積当たりの電荷Ｑｇ１は、印加電圧、空隙の静電容量、誘電体層および低抵抗層および空隙の抵抗成分で決定され、以下の式で表わされる。なお、ε０は、空気の誘電率である。
【００６９】
【数７】
2018124331.tif 000009
【００７０】
【数８】
2018124331.tif 000010
【００７１】
【数９】
2018124331.tif 000011
【００７２】
式（９）から、静電吸着力は、印加電圧Ｅ、空隙の静電容量Ｃｇ１、接触抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２、ベルト２３の誘電体層２３ａの体積抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２、ベルト２３の低抵抗層２３ｃの体積抵抗Ｒｂ５によって決まることが分かる。
【００７３】
静電吸着力を大きくするためには、ベルト２３の低抵抗層２３ｃの体積抵抗率を小さくしたり、プーリの導電部２１ａと２１ｃ間の絶縁層２１ｂの距離を小さくして、導電部２１ａおよび２１ｃ、絶縁層２１ｃの数を増やしたりした構成でもよい。
【００７４】
上記は駆動プーリの導電部２１ａとベルト２３の誘電体層２３ａの接触界面での静電吸着力Ｐを示したが、駆動プーリの導電部２１ｃとベルト２３の誘電体層２３ａの接触界面での静電吸着力も同様に力が発生する。さらに、従動プーリの導電部２２ａとベルトの誘電体層２３ａの接触界面および、従動プーリの導電部２２ｃとベルトの誘電体層の２３ａの接触界面に発生する静電吸着力も上記と同様に算出することができる。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の実施形態の式（５）に第二の実施形態の式（９）を代入して求められる。
【００７５】
なお確実に滑りを発生させないようにするための印加電圧手段２５および２６への印加電圧の決定法は実施例１と同様である。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、プーリに設けられた導電部をスパッタにて形成することも可能である。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リブドベルトなどでもよい。
【００７６】
以上のように、本実施の形態では、駆動伝達装置において、プーリに複数に分割された導電部と、ベルトに誘電体層と低抵抗層を有し、プーリにおいて絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与えるとともに、プーリの導電部とベルトの低抵抗層間に電位差が与えられ、静電吸着力を発生させた。その結果、伝達可能な駆動力が増加させることで、ベルトとプーリ間の滑りを抑制し、安定して被駆動部に駆動を伝達することが可能となった。またギアを用いた伝達機構に比べ、振動や騒音の発生も著しく少なくなる。またベルトは非接地でよいことから、ベルトへの給電が不要で摺擦音を抑制可能である。
【００７７】
さらに、静電吸着力で摩擦力が大きくなることから、ベルト初期張力を過大な値に設定しなくて済むため、長期使用による精度変化（プーリ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。さらに、ベルトに導電部である金属層を有しないため、金属層が金属疲労によって割れることで発生する静電吸着力の変動という課題も解決可能である。
【００７８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施形態では、第１の実施形態に対して、駆動伝達装置５０の無端ベルト２３の構成が異なる。それ以外の駆動伝達装置５０および画像形成装置１００の構成は同様である。
【００７９】
図１１は、本実施形態の駆動伝達装置５０の模式的断面図である。図１２は、図１１のＡ部において駆動プーリ２１とベルト２３の断面図とその等価回路である。
【００８０】
第１の実施形態では、図４および図５（ａ）に示したように、無端ベルト２３の誘電体層２３ａの外周面に、導電部２３ｂを有した。これに対し、第３の実施形態では、図１１や図１２に示すように、無端ベルト２３の内周面に絶縁体層２３ｄを有している。
【００８１】
ベルト２３の内周面に絶縁体層２３ｄを有することで、駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路は、図１２となる。絶縁体層２３ｄは、ポリイミドの樹脂材料で構成され、体積抵抗率が１Ｅ１５Ω・ｃｍ以上であり、厚さは約７０μｍ、幅は約１０ｍｍである。導電部２３ｂは、Ｎｉ等のスパッタで形成され、厚さは約１００ｎｍである。また無端ベルト２３の導電部２３ｂの幅は、図４に示すように誘電体層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。
【００８２】
以下に、第３の実施形態において、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の発生する静電吸着力について説明する。第３の実施形態における等価回路は図１２にて表現され、ここで、Ｃｂ１、Ｃｂ２は絶縁体層２３ｄの静電容量成分である。このような構成で、駆動プーリの導電部２１ａと２１ｃの間に電圧が印加されると、図１２に示すように、駆動プーリ２１とベルト２３の導電部２３ｂに対して、絶縁層２３ｄを隔てて相対向する面に正負の電荷が誘起される。誘起された正負の電荷によって静電吸着力が生じる。この吸着力がクーロン力である。
【００８３】
続いて図１２の等価回路における静電吸着力の算出法を示す。図１０において、電圧印加手段２５に＋Ｅ（Ｖ）と２６に−Ｅ（Ｖ）と異なる極性の電圧を印加した場合、単位面積当たりの静電吸着力Ｐと、駆動プーリ２１ａとベルト２３の導電部２３ｂに対して、絶縁層２３ｄを隔てて相対向する面に誘起される単位面積当たりの電荷Ｑｂ１は、絶縁体層の静電容量成分で決定され、以下の式で表わされる。なお、ε０は、空気の誘電率である。
【００８４】
【数１０】
2018124331.tif 000012
【００８５】
【数１１】
2018124331.tif 000013
【００８６】
【数１２】
2018124331.tif 000014
【００８７】
式（１２）から、静電吸着力は、印加電圧Ｅ、ベルトの絶縁層の静電容量Ｃｂ１、Ｃｂ２によって決まることが分かる。
【００８８】
上記は駆動プーリの導電部２１ａとベルト２３の導電部２３ｂ間に発生する静電吸着力Ｐを示したが、駆動プーリの導電部２１ｃとベルト２３の導電部２３ｂ間の静電吸着力も同様に力が発生する。さらに、従動プーリの導電部２２ａとベルトの導電部２３ｂ間および、従動プーリの導電部２２ｃとベルトの導電部２３ｂ間に発生する静電吸着力も上記と同様に算出することができる。
【００８９】
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の実施形態の式（５）に第３の実施形態の式（１２）を代入して求められる。なお確実に滑りを発生させないようにするための印加電圧手段２５および２６への印加電圧の決定法は実施例１と同様である。
【００９０】
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、ベルト２３の導電部２３ｂの外周に誘電体を設けることも可能である。またプーリに設けられた導電部をスパッタにて形成することも可能である。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リブドベルトなどでもよい。
【００９１】
以上のように、本実施の形態では、駆動伝達装置において、プーリに複数に分割された導電部と、ベルトに絶縁体層と導電部を有し、プーリにおいて絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与えるとともに、プーリの導電部とベルトの導電部間に電位差が与えられ、静電吸着力を発生させた。その結果、伝達可能な駆動力が増加させることで、ベルトとプーリ間の滑りを抑制し、安定して被駆動部に駆動を伝達することが可能となった。またギアを用いた伝達機構に比べ、振動や騒音の発生も著しく少なくなる。またベルトは非接地でよいことから、ベルトへの給電が不要で摺擦音を抑制可能である。
【００９２】
さらに、静電吸着力で摩擦力が大きくなることから、ベルト初期張力を過大な値に設定しなくて済むため、長期使用による精度変化（プーリ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。さらに、本実施形態においては、静電吸着力としてクーロン力を利用しているため、耐久によってベルトとプーリの表面粗さが変化し静電吸着力が低下する影響を受けず、安定した静電吸着力を発生可能である。
【００９３】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施形態では、第１の実施形態に対して、駆動伝達装置５０のベルト２３の内周面に設けられていた誘電体層が、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の外周面に設けられたという点で異なる。それ以外の駆動伝達装置５０および画像形成装置１００の構成は同様である。
【００９４】
図１３は、本実施形態の駆動伝達装置５０の模式的断面図である。図１４は、図１３のＡ部において駆動プーリ２１とベルト２３の断面図とその等価回路である。駆動プーリ２１と従動プーリ２２の外周面に設けられた誘電体層２１ｄおよび２２ｄは、第１の実施形態と同様に、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。
【００９５】
以下に、第４の実施形態において、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の発生する静電吸着力について説明する。
【００９６】
図１４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１４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２１ａ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。またＣｂ２は誘電層２３ａの静電容量成分、Ｒｂ２は誘電層２３ａの抵抗成分、Ｃｇ２は駆動プーリ２１ｃと無端ベルト２３によって形成された空隙の静電容量、Ｒｇ２は駆動プーリ２１ｃと無端ベルト２３の接触抵抗である。
【００９７】
このような構成で、駆動プーリの導電部２１ａと２１ｃの間に電圧が印加され、電流が流れると、駆動プーリ２１ａ上の２１ｄおよび駆動プーリ２１ｃ上の２１ｄとベルト２３の導電部２３ｂ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Ｖｇ１、Ｖｇ２とする。すると、図１４に示すように、駆動プーリ２１上の２１ｄとベルト２３の導電部２３ｂの接触点の小さな間隙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。この吸着力がジョンセン・ラーベック力である。
【００９８】
図１４の等価回路における静電吸着力および、静電吸着力により伝達可能な駆動力については、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。なお確実に滑りを発生させないようにするための印加電圧手段２５および２６への印加電圧の決定法は実施例１と同様である。
【００９９】
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、プーリに設けられた導電部をスパッタにて形成することも可能である。ベルトの導電部のさらに外周面に誘電体層を設けてもよい。さらにベルトの導電部が実施形態２のように低抵抗層で構成してもよく、また各プーリ上の誘電体層が実施形態３のように絶縁層でもよい。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リブドベルトなどでもよい。
【０１００】
以上のように、本実施の形態では、駆動伝達装置において、プーリに複数に分割された導電部とその外周面に誘電体層と、ベルトに導電部を有し、プーリにおいて絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与えるとともに、プーリの導電部とベルトの導電部間に電位差が与えられ、静電吸着力を発生させた。その結果、伝達可能な駆動力が増加させることで、ベルトとプーリ間の滑りを抑制し、安定して被駆動部に駆動を伝達することが可能となった。またギアを用いた伝達機構に比べ、振動や騒音の発生も著しく少なくなる。またベルトは非接地でよいことから、ベルトへの給電が不要で摺擦音を抑制可能である。
【０１０１】
さらに、静電吸着力で摩擦力が大きくなることから、ベルト初期張力を過大な値に設定しなくて済むため、長期使用による精度変化（プーリ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。
【０１０２】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施形態では、第１の実施形態に対して、駆動伝達装置５０の各プーリに設けられた導電部および絶縁層がベルトの搬送方向と垂直に設けられたという点で異なる。それ以外の駆動伝達装置５０および画像形成装置１００の構成は同様である。
【０１０３】
図１５（ａ）は、本実施形態の駆動伝達装置５０の斜視図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸ−Ｘ断面図、図１５（ｃ）は図１５（ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。
【０１０４】
第１の実施形態では、図１および図４に示したように、駆動伝達装置５０の各プーリに設けられた導電部および絶縁層は、ベルトの搬送方向と平行に設けられた。これに対し、第５の実施形態では、図１５（ａ）や図１５（ｃ）に示すように、各プーリの設けられた導電部および絶縁層は、ベルトの搬送方向と垂直に設けられる。
【０１０５】
以下に、第５の実施形態に特有な駆動伝達装置の構成部品について示す。図１５（ａ）および（ｃ）の従動プーリ２２に示すように、導電部２２ａおよび導電部２２ｃは、複数の導電部により構成され、従動プーリ２２の円周部には導電部２２ａと２２ｃが絶縁層２２ｂを介して、交互に互いに隣接して形成される。図１５（ａ）に示すように、導電部２２ｃはプーリの中心で結合され、導電性ブラシ２８ｂを介して、電圧印加手段２５から直流電圧が印加される。導電部２２ａにおいても、導電部２２ｃとは反対側のプーリ表面の中心で結合され、導電性ブラシ２８ｄを介して、電圧印加手段２６から直流電圧が印加される。そして、導電部２２ａと２２ｃには異なる電圧が印加される。
【０１０６】
駆動プーリ２１も従動プーリ２２と同様に、導電部２１ａと２１ｃが絶縁層２１ｂを介して、交互に互いに隣接して形成される。導電部２１ａは、導電ブラシ２８ｃを介して、電圧印加手段２６から直流電圧が印加され、導電部２１ｃは、導電ブラシ２８ａを介して、電圧印加手段２５から直流電圧が印加される。また導電部２１ａと２１ｃには異なる電圧が印加される。
【０１０７】
また駆動プーリの導電部２１ａおよび２１ｃ、従動プーリの導電部２２ａおよび２２ｃは、金属スパッタにて形成される。
【０１０８】
ここで、プーリが回転しても、ベルトとプーリの導電部の対面する面積は常に一定になる構成が望ましい。なぜなら、プーリの回転に伴ってベルトとプーリの導電部の対面する面積が変動すると、抵抗や静電容量が変化し、静電吸着力や電流が変動してしまうためである。変動が大きければ、滑りが発生する恐れが出てしまう。また、それを防止しようとして伝達可能駆動力の余力を増やせば、消費電力が増えてしまう。
【０１０９】
プーリが回転しても、ベルトとプーリの導電部の対面面積を常に一定にする条件を、駆動プーリ表面を展開した模式図、図１６を用いて説明する。
【０１１０】
図１６において、導電部２１ａの電極角度Ａと、導電部２１ａから導電部２１ｃまでの間の絶縁層の角度Ｂと、導電部２１ｃの電極角度Ｃと、導電部２１ａから導電部２１ｃまでの間の絶縁層２１ｂの角度Ｄ、ベルト２３巻き付き角度Ｚとしたとき、
Ｚ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）×ｎ    ・・・ただしｎは整数
を満たすようにする。
【０１１１】
すなわち、ベルト巻き付き角度Ｚを、導電部２１ａの端から、絶縁層２１ｂ、もう一方の導電部２１ｃ、絶縁層２１ｂを介して、次の導電部２１ａの端までの合計角度（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の整数倍に等しくする。すると、プーリが回転に伴い、プーリとベルトの接している部分がＺ（ｔ＝１）からＺ（ｔ＝２）になっても、剥離する面積と同じだけ新たに同じ電圧層（導電部または絶縁層）が対面するので、ベルトとプーリの導電部の対面面積を一定に保つことができる。
【０１１２】
ここでは、駆動プーリのベルト巻き付き角度は、１２０度である。ｎ＝２として計算すると、｛Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ｝は６０度である。そこで、Ａを２５度、Ｂを２５度、Ｃを５度とした。また、従動プーリも同様の条件を満たすように構成すればよい。駆動プーリの巻き付き角度は２４０度であるので、ｎ＝８として計算して、｛Ａ＋Ｂ＋（２×Ｃ）｝は３０度となる。そこで、Ａを１０度、Ｂを１０度、Ｃを５度とした。また駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路は実施例１と同様となる。
【０１１３】
なお確実に滑りを発生させないようにするための印加電圧手段２５および２６への印加電圧の決定法は実施例１と同様である。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、ベルトの導電部のさらに外周面に誘電体層を設けてもよい。さらにベルトの導電部が実施形態２のように低抵抗層で構成されてもよく、また各ベルト内周面に形成された誘電体層が実施形態３のように絶縁層でもよい。
【０１１４】
また図１７に示すように、ベルト２３が導電部２３ｂのみで形成され、誘電体層が各プーリ２１および２２の外周面に形成されていてもよい。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リブドベルトなどでもよい。
【０１１５】
以上のように、本実施の形態では、駆動伝達装置において、プーリに放射状に複数に分割された導電部と、ベルトに導電部を有し、プーリにおいて絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与えるとともに、プーリの導電部とベルトの導電部間に電位差が与えられ、静電吸着力を発生させた。その結果、伝達可能な駆動力が増加させることで、ベルトとプーリ間の滑りを抑制し、安定して被駆動部に駆動を伝達することが可能となった。またギアを用いた伝達機構に比べ、振動や騒音の発生も著しく少なくなる。またベルトは非接地でよいことから、ベルトへの給電が不要で摺擦音を抑制可能である。
さらに、静電吸着力で摩擦力が大きくなることから、ベルト初期張力を過大な値に設定しなくて済むため、長期使用による精度変化（プーリ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。
【０１１６】
（第６の実施の形態）
第１から第５の実施形態では、ベルト２３を介して駆動プーリ２１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６の実施形態では、従動プーリを複数（例えば２つ）とする。
【０１１７】
図１８は、第６の実施形態の駆動伝達装置５０の斜視図である。図１８に示すように、一本のベルト２３を駆動プーリ２１と従動プーリ２２と従動プーリ２４とに掛け渡す。従動プーリ２２と従動プーリ２４の構成は同様である。モータ２０により回転駆動される駆動プーリ２１の回転を、ベルト２３を介して従動プーリ２２、２４に伝達し、２つの感光体ドラムに結合される軸３０Ｙ、３０Ｍ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。
【０１１８】
図１９は、図１８のＸ−Ｘ断面図であり、図２０は図１８、１９に示す駆動伝達装置５０の電気的性質を示す等価回路を示した図である。
【０１１９】
ベルト２３、駆動プーリ２１、従動プーリ２２、２４の基本的構成は、第１の実施形態に示した、ベルト２３、駆動プーリ２１、従動プーリ２２と同様である。図１８、図１９に示すように、駆動プーリの導電部２１ａ、従動プーリの導電部２２ａ、従動プーリの導電部２４ａは、それぞれ導電ブラシ２８ｃ、２８ｄ、２８ｆを介して電圧印加手段２６から同一の直流電圧が印加される。一方、駆動プーリの導電部２１ｃ、従動プーリの導電部２２ｃ、従動プーリの導電部２４ｃは、それぞれ導電ブラシ２８ａ、２８ｂ、２８ｅを介して電圧印加手段２５から同一の直流電圧が印加される。ここで電圧印加手段２５と２６には異なる電圧が印加される。
【０１２０】
すると、第６の実施形態は図２０に示すような等価回路で表現される。駆動プーリの導電部２１ａおよび２１ｃと、従動プーリの導電部２２ａおよび２２ｃと、従動プーリの導電部２４ａと２４ｃと、ベルト２３の誘電体層２３ａとの接触点の小さな間隔に接触抵抗に起因した局部的に大きな電圧効果が生じる。すると、各プーリとベルト２３の誘電体層２３ａの接触点の小さな間隔を隔てて相対向する面に正負の電荷が誘起され、小さな間隔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。
【０１２１】
なお、なお確実に滑りを発生させないようにするための印加電圧手段２５および２６への印加電圧の決定法は実施例１と同様である。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、ベルトの導電部のさらに外周面に誘電体層を設けてもよい。さらにベルトの導電部が実施形態２のように低抵抗層で構成してもよく、また各ベルト内周面に形成された誘電体層が実施形態３のように絶縁層でもよい。また実施形態４のように、ベルト２３が導電部２３ｂのみで形成され、誘電体層が各プーリ２１および２２および２４の外周面に形成されていてもよい。
【０１２２】
また実施形態５のように、プーリに形成された導電部がベルト２３の搬送方向と平行に形成されていてもよい。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リブドベルトなどでもよい。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態では、駆動伝達装置において、複数のプーリに複数に分割された導電部とその外周面に誘電体層と、ベルトに導電部を有し、プーリにおいて絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与えるとともに、プーリの導電部とベルトの導電部間に電位差が与えられ、静電吸着力を発生させた。その結果、伝達可能な駆動力が増加させることで、ベルトとプーリ間の滑りを抑制し、安定して複数の被駆動部に駆動を伝達することが可能となった。またギアを用いた伝達機構に比べ、振動や騒音の発生も著しく少なくなる。またベルトは非接地でよいことから、ベルトへの給電が不要で摺擦音を抑制可能である。
【０１２４】
さらに、静電吸着力で摩擦力が大きくなることから、ベルト初期張力を過大な値に設定しなくて済むため、長期使用による精度変化（プーリ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。
【０１２５】
（第７の実施の形態）
第１から第６の実施形態では、全てのプーリが無端ベルト２３の内側に配置された構成であったが、図２１に例示するように、一部のプーリがベルト２３の外側に配置されてもよい。
【０１２６】
図２１は、第７の実施形態の駆動伝達装置５０の斜視図である。図２２は、図２１のＸ−Ｘ断面図である。第７の実施形態では、第６の実施形態に対して、駆動プーリ２１がベルト２３の外側に配置される点が異なる。また図２２に示すように、誘電体層２３ａは、ベルト２３の導電部２３ｂの内側だけではなく、導電部２３ｂの外側にも設けられる。その他の構成は第６の実施形態と同様であり、駆動伝達装置５０の電気的性質を表す等価回路も実施形態６と同様となる。
【０１２７】
なお、なお確実に滑りを発生させないようにするための印加電圧手段２５および２６への印加電圧の決定法は実施例１と同様である。
【０１２８】
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、ベルトの導電部が実施形態２のように低抵抗層で構成してもよく、また各ベルト内周面に形成された誘電体層が実施形態３のように絶縁層でもよい。また実施形態４のように、ベルト２３が導電部２３ｂのみで形成され、誘電体層が各プーリ２１および２２および２４の外周面に形成されていてもよい。また実施形態５のように、プーリに形成された導電部がベルト２３の搬送方向と平行に形成されていてもよい。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リブドベルトなどでもよい。
【０１２９】
以上のように、本実施の形態では、駆動伝達装置において、複数のプーリに複数に分割された導電部とその外周面に誘電体層と、ベルトに導電部を有し、プーリにおいて絶縁層を介して隣り合う導電部に電位差を与えるとともに、プーリの導電部とベルトの導電部間に電位差が与えられ、静電吸着力を発生させた。その結果、伝達可能な駆動力が増加させることで、ベルトとプーリ間の滑りを抑制し、安定して複数の被駆動部に駆動を伝達することが可能となった。またギアを用いた伝達機構に比べ、振動や騒音の発生も著しく少なくなる。またベルトは非接地でよいことから、ベルトへの給電が不要で摺擦音を抑制可能である。
【０１３０】
さらに、静電吸着力で摩擦力が大きくなることから、ベルト初期張力を過大な値に設定しなくて済むため、長期使用による精度変化（プーリ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。
【０１３１】
（第８の実施の形態）
第1の実施形態では、導電部を有するプーリとベルトの巻き付き時間がジョンセン・ラーベック力による強い静電吸着力の発現する時間に対して十分長いものとして扱ってきた。本実施形態では、静電吸着力が発生するまでの時間（時定数）の影響を考慮して、プーリが高速回転時においても、プーリとベルトを吸着させて確実に滑りを防止する。
【０１３２】
静電吸着力の大きさは、電圧印加を開始してからの経過時間に応じて変わる。特にプーリが高速回転する場合、プーリとベルトの巻き付き時間が小さくなり、静電吸着力は低下してしまう。静電吸着力が低下すると、プーリとベルトの間に滑りが発生する恐れがある。そこで、本実施の形態の駆動伝達装置では、静電吸着力が発生するまでの時間（時定数）を小さくすることによって、高速回転時にもプーリとベルトを吸着させ、滑りを防止する。
【０１３３】
ここで、図２３を参照して、プーリの高速回転時の滑り防止についての概要を述べる。図２３は、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の巻き付き時間と静電吸着力の関係を算出した結果である。条件は、駆動プーリ２１は直径２０ｍｍ、無端ベルト２３との巻き付き角は１８０°、正極または負極の電極との合計の接触幅は１０ｍｍ、無端ベルト２３の誘電層２３ａは厚さ７０μｍのカーボン分散のポリイミドで体積抵抗率は１Ｅ１１Ω・ｃｍである。なお、以下では、ベルトに誘電層を有し、ベルトの金属層として厚さが０．１μｍ程度のＮｉスパッタ、プーリとしてアルミを用いた結果である。
【０１３４】
図２３に示したように、印加電圧が２００Ｖの場合は、静電吸着力の時定数τは１２０ｍｓｅｃである。このとき、駆動プーリ２１を回転数１２００ｒｐｍで回転させた場合、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の巻き付き時間は１０ｍｓｅｃとなる。巻き付き時間が、時定数に対して非常に小さいため、静電吸着力も４．５Ｎ（図中の●）と小さい。そこで、時定数を小さくし、静電吸着力は素早く発生させるために、印加電圧を３００Ｖに大きくする。すると、時定数τは２７ｍｓｅｃとなり、それに伴って静電吸着力は１６．９Ｎ（図中の■）まで上昇する。印加電圧による静電吸着力上昇の効果もあるが、印加電圧を大きくすることでτを小さくでき、これによってさらに静電吸着力を増大させることが可能である。
【０１３５】
このように、静電吸着力が発生するまでの時間（時定数）を小さくすることによって、高速回転するプーリでもベルトとの吸着力を発動させ、プーリとベルトとの滑りを防止することを可能としている。
【０１３６】
続いて、図５（ｃ）、図２４を参照して、時定数も考慮に入れたプーリとベルトの静電吸着力の算出方法について説明する。図５（ｃ）は、実施形態１で述べたとおり、駆動プーリにある互いに異なる電圧を印加することが可能な導電部２１ａ、２１ｃのうちの、片方の導電部２１ａと無端ベルト２３に電位差が発生させるときの等価回路である。もう片側の導電部２１ｃと無端ベルト２３も同様の回路になるので、以下では、この図５（ｃ）の部分について説明を進める。
【０１３７】
図２４（ａ）は、吸着界面の電荷量の時間変化、図２４（ｂ）は、静電吸着力の時間変化、図２４（ｃ）は、プーリとベルトの巻き付き時間と静電吸着力の関係を示した図、図２４（ｄ）は、プーリとベルトの巻き付き時間と伝達可能駆動力の関係を示した図である。
【０１３８】
図５（ｃ）で示した等価回路において、静電吸着力は、吸着界面の静電容量Ｃｇ１に蓄えられる電荷Ｑｇ１によって発生する。単位面積当たりの静電吸着力Ｐと、Ｃｇ１に蓄えられる電荷Ｑｇ１は、以下の式で表わされる。なお、ε０は、空気の誘電率である。
【０１３９】
【数１３】
2018124331.tif 000015
【０１４０】
【数１４】
2018124331.tif 000016
【０１４１】
【数１５】
2018124331.tif 000017
【０１４２】
式（１４）では、Ｑｇ１を、ｑｃ（ｔ）とｑｊ（ｔ）に分けて表記している。ｑｃ（ｔ）は、主に誘電体あるいは空隙の静電容量成分で決まる電荷量で、時間と共に減衰する。ｑｊ（ｔ）は、主に誘電体あるいは空隙の抵抗成分で決まる電荷量で、時間と共に増加する。電圧を印加した直後は、Ｑｇ１のｑｊ（ｔ）は無視され、ｑｃ（ｔ）のみとなる。このとき、Ｑｇ１は誘電体あるいは空隙の静電容量成分で決まるので、Ｐも誘電体あるいは空隙の静電容量成分で決定される。これをクーロン力と呼ぶ。
【０１４３】
一方、誘電体の体積抵抗率が小さく、かつ時定数τよりも十分に時間が経過した場合、Ｑｇ１のｑｃ（ｔ）は無視され、ｑｊ（ｔ）のみとなる。このとき、Ｑｇ１は誘電体あるいは空隙の抵抗成分で決まるので、Ｐも誘電体あるいは空隙の抵抗成分で決定される。これをジョンセン・ラーベック力と呼ぶ。ジョンセン・ラーベック力を働かせるには、誘電体の体積抵抗率は１Ｅ９〜１Ｅ１４Ω・ｃｍ程度とすることが必要で、このように設定すると、比誘電率が１０以下の一般的な誘電体材料では、クーロン力よりもジョンセン・ラーベック力が大きくなる。
【０１４４】
以上のように、静電吸着力は、ある時間を有して（時定数τに従って）、クーロン力からジョンセン・ラーベック力へと移行し、その力が増大する。
【０１４５】
図２４（ａ）は、式（１４）、式（１５）を用いて、界面電荷Ｑｇ１の時間応答を計算した結果である。なお、式（１４）に用いるＲｂ１、Ｒｇ１、Ｃｂ１、Ｃｇ１は測定値を用いている。また、誘電体の体積抵抗率は１Ｅ１１Ω・ｃｍ、プーリは材質がアルミで、表面粗さがＲａ＝０．１μｍ、印加電圧は２００Ｖである。
【０１４６】
図２４（ａ）および（ｂ）から分かるように、電圧印加時刻ｔ＝０から時間が経過するとともに、界面電荷Ｑｇ１が大きくなり、それと共に、静電吸着力Ｐも増大していることが分かる。これは、前述したように、界面電荷Ｑｇ１が静電容量比から抵抗比へと移行したためである。なお、この時の時定数は、１１０ｍｓｅｃである。また、図２４（ｃ）は、（ｂ）で求めた静電吸着力Ｐを積分することで、プーリとベルトの巻き付き時間に対するプーリとベルトの静電吸着力を求めた結果である。
【０１４７】
図２４（ｃ）から、プーリとベルトの巻き付き時間に応じて静電吸着力が変化することが分かる。プーリとベルトの巻き付き時間は、プーリの回転数と、プーリに対するベルトの巻き付き角で決まる。巻き付き角を一定で考えると、回転数を変化させると、巻き付き時間が変化し、静電吸着力も変化することが分かる。また、図２４（ｄ）は、（ｃ）で求めた静電吸着力から、伝達可能な駆動力を算出した結果である。伝達可能駆動力に関しても、巻き付き時間が変化すると、変化することが分かる。
以上のようにして、界面に蓄えられる電荷量から、プーリとベルトの静電吸着力を算出し、伝達可能駆動力を求めることができる。
【０１４８】
次に、ジョンセン・ラーベック力が支配的になる時間について述べる。図２５は、式（１４）における、ＱｃとＱｊの変化を別々に算出した結果である。横軸は時間であり、時刻０で電圧を印加している。また、この結果は、誘電体の体積抵抗率１Ｅ１１Ω・ｃｍ、印加電圧２００Ｖ、プーリ表面粗さＲａ＝０．１μｍの条件で測定したインピーダンスをもとに計算した結果である。
【０１４９】
図２５から分かるように、Ｑｃは時間と共に減衰し、Ｑｊは時間と共に増加し、これに伴い合計の電荷量は時間と共に増加する。ＱｃとＱｊがクロスする時間ｔｃｊから、Ｑｊが支配的になり、ジョンセン・ラーベック力による強い吸着力が発生する。したがって、プーリとベルトの吸着を考えたとき、このｔｃｊよりも巻き付き時間を大きく設定することによって、大きな静電吸着力が得られると言える。ｔｃｊは、Ｑｃ＝Ｑｊとすれば求められ、以下のようになる。
【０１５０】
【数１６】
2018124331.tif 000018
【０１５１】
式（１６）で示すように、ＱｃとＱｊが交わる時間ｔｃｊは、時定数τと、誘電体２３ａの体積抵抗Ｒｂ１と、静電容量Ｃｂ１から算出される。したがって、プーリとベルトの巻き付き時間をｔｃｊよりも大きくするように設定することで、プーリとベルト間にジョンセン・ラーベック力による強い静電吸着力を発生させることができる。
【０１５２】
次に、静電吸着の時定数に関わるパラメータとして、印加電圧、体積抵抗率の影響について述べる。
【０１５３】
図２６は、実機のＲｂ１、Ｒｇ１、Ｃｂ１、Ｃｇ１を用いて算出した静電吸着力と時定数と、実測値の比較を行なった結果である。実機のＲｂ１、Ｒｇ１、Ｃｂ１、Ｃｇ１はAC電圧印加時の電流応答から算出するインピーダンス測定によって得た。また、静電吸着力の実測値は、プーリとベルトを低速（１０ｒｐｍ）で動かした状態で、負荷トルクを徐々に大きくし、滑りだした時の負荷トルクを測定し、式（５）を用いて算出した。また、静電吸着力は、計算値、実測値とも十分時間が経過したときの値を算出した。時定数の実測値は、印加電圧に対する電流の応答の測定により算出した。
【０１５４】
図２６（ａ）は、印加電圧をパラメータとしたときの静電吸着力である。計算値と実測値がよく一致している。印加電圧を大きくすると、静電吸着力が大きくなっているが、これは、式（１３）、式（１４）から、印加電圧によって界面電荷が増え、吸着力が増したものと理解できる。
【０１５５】
図２６（ｂ）は、誘電体２３ａの体積抵抗率をパラメータとしたときの静電吸着力である。体積抵抗率を小さくすることで、静電吸着力は大きくなっていることが分かる。これは、前述したようにジョンセン・ラーベック力による効果である。
【０１５６】
図２６（ｃ）は、印加電圧をパラメータとしたときの時定数である。プーリとベルトの静電吸着の時定数は、式（１５）から分かるように、電気的には、各抵抗Ｒｂ１、Ｒｇ１、各静電容量Ｃｂ１、Ｃｇ１を並列に接続した場合の電流応答の時定数と一致し、時定数＝抵抗×静電容量と考えればよい。したがって、各抵抗、各静電容量が小さいと、時定数は小さくなる傾向にある。図２６（ｃ）では、印加電圧を大きくすると、時定数は低下しているが、これは、印加電圧によって誘電体の体積抵抗Ｒｂ１および接触抵抗Ｒｇ１が著しく低下する影響が大きいためと言える。
【０１５７】
印加電圧を大きくして体積抵抗Ｒｂ１が下がるのは、一般的に起こりうる現象で、材料の温度特性や非オーミック機構に依る現象である。また、印加電圧を大きくして接触抵抗Ｒｇ１が下がるのは、静電吸着力が増加しプーリとベルトのミクロな接触面積が増え、その結果、電流のパスが増えたためである。
【０１５８】
図２６（ｄ）は、誘電体２３ａの体積抵抗率をパラメータとしたときの時定数である。体積抵抗率を小さくすることで、時定数は小さくなっていることが分かる。これは、体積抵抗率を小さくすることで、Ｒｂ１およびＲｇ１が小さくなり、その結果、時定数が小さくなったものと考えられる。
【０１５９】
また、図２６（ａ）〜（ｄ）のいずれにおいても、計算値と実測値がよく一致していることが分かる。このことから、インピーダンス測定で求めた各抵抗Ｒｂ１、Ｒｇ１、各静電容量Ｃｂ１、Ｃｇ１が現実に即しており、比較するために用いた式（１３）〜（１５）も正しいものと言える。
【０１６０】
以上まとめると、静電吸着の時定数に関わるパラメータとして、印加電圧、体積抵抗率の影響について述べた。この他にも、誘電層２３ａの膜厚、誘電率、あるいは接触界面の凹凸形状によっても時定数を変えることができる。誘電層２３ａの膜厚はＲｂ１とＣｂ１に関わり、例えば膜厚を薄くすると時定数は小さくなる。これは、膜厚を薄くすることでＲｂ１は小さくなりＣｂ１は大きくなり、一方、Ｒｇ１およびＣｇ１は変化しないためである。また、誘電率はＣｂ１に関わり、誘電率を小さくすると、時定数は小さくなる。さらに、接触界面の凹凸形状はＲｇ１およびＣｇ１に関わる。
【０１６１】
例えば、誘電層２３ａと、それに相対するプーリの表面粗さを小さくすると、誘電層２３ａとプーリの空隙距離が小さくなり、Ｃｇ１は大きくなる。それに伴い、誘電層２３ａとプーリの接触面積が大きくなるため、Ｒｇ１は小さくなる。Ｃｇ１が大きくなる程度と、Ｒｇ１が小さくなる程度によって、時定数の大小が決定される。したがって、接触界面の凹凸形状を変えることでも、時定数を変化させることができる。
【０１６２】
以上に述べたパラメータによって、時定数を設定することができる。
【０１６３】
本実施例の最後に、図２７、図２８を参照して、図１の駆動伝達装置５０の駆動プーリに対して上記の時定数設定を適用した場合について述べる。まず、図２７は、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の静電吸着力と巻き付き時間の関係を算出した結果であり、時定数を調整するパラメータとして誘電層２３ｂの体積抵抗率を用いている。なお、駆動プーリ２１は直径２０ｍｍで、無端ベルト２３との巻き付き角は１２０°、巻き付き幅は１０ｍｍであり、導電部２１ｃ、２１ａへの印加電圧はそれぞれ＋２００Ｖ、−２００Ｖである。
【０１６４】
モータの回転数を２０００ｒｐｍとすると、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の巻き付き時間は１０ｍｓｅｃとなる。このとき、図２７の１Ｅ１１Ω・ｃｍの結果をみると、時定数が１１０ｍｓｅｃと巻き付き時間が１０ｍｓｅｃよりも非常に大きいために、静電吸着力が４．４５Ｎと小さく、静電吸着力が大きくなる前に駆動プーリ２１と無端ベルト２３が離れてしまっていることが分かる（図中の●）。そこで、時定数を小さくするために、無端ベルト２３の誘電層２３ｂの体積抵抗率を１Ｅ１０Ω・ｃｍに小さくする。すると、時定数は１５ｍｓｅｃまで小さくなり、その結果、駆動プーリ２１と無端ベルトの静電吸着力は２４．６Ｎまで大きくなることが分かる（図中の■）。
【０１６５】
このように、誘電層２３ｂの体積抵抗率を小さくすることで、時定数を小さくすることができ、その結果、静電吸着力を大きくすることが可能である。特に、回転数が大きく、巻き付き時間が小さい駆動プーリ２１では、相対的に静電吸着力が小さくなるため、時定数の調整をすることが必要である。
【０１６６】
次に、図２８は、時定数を調整するパラメータとして印加電圧を用いている。導電部２１ｃ、２１ａへの印加電圧が＋２００Ｖ、−２００Ｖの場合は時定数が１１０ｍｓｅｃであり、静電吸着力の大きくなる前に駆動プーリ２１と無端ベルト２３が離れてしまう。そこで、駆動プーリ２１の時定数を小さくするために、導電部２１ｃ、２１ａへの印加電圧を＋３００Ｖ、−３００Ｖに大きくする。すると、時定数τが２７ｍｓｅｃまで小さくなっている。その結果、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の静電吸着力が１６．９Ｎ（図中の▲）まで飛躍していることが分かる。その結果、駆動伝達装置５０の系全体の伝達可能な駆動力が大きくなる。
【０１６７】
このように、印加電圧を大きくすることでも、時定数を小さくすることができ、その結果、静電吸着力を大きくすることが可能である。
【０１６８】
以上説明してきたように、本実施例では、静電吸着力を用いたベルト駆動伝達装置において、静電吸着力が発生するまでの時間（時定数）を小さくすることで、高速に回転するプーリにおいても静電吸着力が増やすことができ、その結果、プーリとベルトの滑りを防止できる。
【０１６９】
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施形態は、実施形態１と同様のプーリとベルトを持った駆動伝達装置であるが、電位差を与える構成が実施形態１と異なる。本実施形態は、減速系に代表されるプーリのベルト巻き付き長さの異なるベルト駆動伝達装置において、過剰な消費電力や発熱を抑えるものである。
【０１７０】
まず、本実施形態の課題について詳しく説明する。はじめに、静電吸着力を用いたベルト駆動伝達装置の伝達可能な駆動力と電力消費について述べる。ベルトの導電体とプーリの導電体の間に電位差を与えると、ジョンセン・ラーベック力が発現し、伝達可能な駆動力が増加する。一方で、誘電体に電流が流れてジュール熱（電力消費）も生じる。ジュール熱が多いと、ベルトやプーリの形状変化や劣化、機内昇温や、誘電体の形状変化や材料特性変化による静電吸着力の不安定といった問題が発生する。そのため、各プーリでは、電力消費が少ないことが望まれる。
【０１７１】
次に、本実施形態の課題としている過剰なジュール熱を発生させている伝達可能駆動力について述べる。駆動伝達装置５０では、駆動プーリ２１と従動プーリ２２とで、ベルト２３の巻き付き長さが異なる。この状態において、図５（ｂ）のように各プーリの導電体２１ａ，２２ａおよび２１ｃ、２２ｃに同じ値の電圧を印加したとする。すると、単位面積当たり静電吸着力Ｐが同じであることから、ベルト巻き付き長さの短い駆動プーリ２１の方が、ベルト巻き付き長さの長い従動プーリ２２よりもベルト２３との接触面積が小さい分、静電吸着力が小さくなる。
【０１７２】
複数のプーリに巻回されたベルト駆動においては、滑りが発生するプーリは、伝達可能な駆動力が一番小さいプーリにおいて発生するので、減速系では系全体での伝達可能な駆動力は駆動プーリ側で制限されることになる。この場合、伝達可能駆動力が大きい従動プーリの伝達可能駆動力は、駆動プーリに対して差分は必要のない力であり、余分（過剰）となる。
【０１７３】
また、電流量について考察する。プーリ２１、２２間で、巻き付き長さ以外の諸条件（誘電体の厚みや体積抵抗率、ベルト巻き付き長さ当たりの電極面積等）が同じであるとする。この場合、接触部と誘電体バルク部を合わせた合計の抵抗値は、それぞれ巻き付き長さに反比例することになる。
【０１７４】
ここで、駆動プーリの導電部２１ａからベルトを介して２１ｃへと流れるベルト巻き付きの単位長さ当たりの電流量をｉ１とする。駆動プーリの導電部２２ａからベルトを介して２２ｃへと流れるベルト巻き付きの単位長さ当たりの電流量をｉ２とする。同じ印加電圧においては、電流量ｉ１は電流量ｉ２にほぼ等しくなる。従って、仮に印加電圧が同じだとすると、巻き付き長さの長い従動プーリ２２では、駆動プーリ２１と比べて電流量は多くなる一方で伝達可能駆動力は余り、無駄な発熱が大きい状態となる。以上が本実施形態の課題である。
【０１７５】
この課題を解決するために、各プーリの静電吸着力を各プーリの伝達可能な駆動力の差を小さくするように設定することで、無駄な消費電力を削減することができる。その方法として、プーリの導電体とベルトの間の電位差を、巻き付き長さの長い従動プーリ側を巻き付き長さの短い駆動プーリ側より小さくする。すると、従動プーリ側の過剰な伝達可能駆動力が抑えられ、また、電流が減ることで消費電力も削減できる。
【０１７６】
具体的な回路接続を、図２９に示す。電圧源２５、２６、３５、３６はそれぞれ＋Ｅ，−Ｅ、＋Ｅ２、−Ｅ２とする。従動プーリ電圧Ｅ２を駆動プーリ電圧Ｅより小さくする（Ｅ２＜Ｅ）とする。これにより、従動プーリ側の導電体とベルトの電位差が駆動プーリの導電体とベルトの電位差より小さくなることで、従動プーリ側の過剰な伝達可能駆動力と電流を削減することができる。
【０１７７】
ここで具体的に、駆動プーリ２１と従動プーリ２２それぞれにおいて伝達可能な駆動力１ｋｇｆを達成しようとした場合の各プーリへの印加電圧の設定を考える。
【０１７８】
各プーリで必要となる単位面積当たりの静電吸着力Ｐを、（５）式を用いて算出する。駆動プーリの半径ｒ１は１０ｍｍ、駆動プーリのベルトの巻き付き角度θ１は１２０度、従動プーリの半径ｒ２は４０ｍｍ、従動プーリのベルトの巻き付き角度θ２は２４０度である。導電部２１ａ、２１ｃ、２２ａ、２２ｃの幅は４．５ｍｍである。また、ここではベルトの張力を与えるテンションを０とし、ベルトとプーリ間の摩擦係数μは０．３として算出する。
【０１７９】
すると、各プーリで必要となる単位面積当たりの静電吸着力の大きさは、駆動プーリで約１８０ｋＰａ、従動プーリで約２５ｋＰａとなる。図６（ａ）より、必要な単位面積当たりの静電吸着力を発生させるための電圧は、駆動プーリの導電部２１ａ、２１ｃに±３４０Ｖ、従動プーリの導電部２２ａ、２２ｃでは±１３０Ｖで良いと分かる。
【０１８０】
しかし、本実施例を用いないで、従動プーリに必要な電圧±１３０Ｖではなく、駆動プーリと同じ±３４０Ｖの電圧を印加した場合、従動プーリで流れる電流は、従動プーリ０．８ｍＡとなった。よって従動プーリの消費電力は、５４４ｍＷとなる。
【０１８１】
ここで、従動プーリに必要な分の静電吸着力を発生させる電圧±１３０Ｖを印加した場合、従動プーリで流れる電流は、従動プーリで０．０３ｍＡとなった。よって従動プーリでの消費電力は、７．８ｍＷと小さくて済む。このように消費電力を下げることで、発熱量を大幅に下げることができる。
【０１８２】
上記までは、１つのプーリに対して正と負の２つの電圧源を用意し、電圧を印加していた。しかし、１つのプーリの導電部への電圧印加を、１つの電圧源で行うことも可能である。
【０１８３】
駆動プーリと従動プーリにそれぞれに対して、電圧印加手段を１つずつ用いて導電部に電圧印加を行った場合の駆動伝達装置の模式的断面図と等価回路を図３１、図３２に示す。駆動プーリの導電部２１ａと２１ｃに、電圧源２５′の＋と−を接続する。また、従動プーリの導電部２２ａ、２２ｃにも、電圧源２６’の＋と−を接続する。そして、ベルト巻き付き長さの長い従動側の過剰な伝達可能駆動力と電流を抑えるために、電圧源２５′の電圧Ｅｋと電圧源２６′の電圧Ｅｊの関係を、Ｅｋ＞Ｅｊに設定する。
【０１８４】
ここで、ポイントになるのが、ベルトを介したプーリ間電流の防止である。Ｅｊ≠Ｅｋの場合、各プーリのベルトに電位差が発生し、プーリからもう片方のプーリにベルトを介して電流が流れてしまう。すると、従動プーリの吸着力を下げるために従動プーリの電圧Ｅｊを変えても、駆動プーリ側の回路にも影響を与え、個別に吸着力がコントロールできない課題が出てきてしまう。そこで、図３１のように、片側の電圧源をフロートにする。従動側の電圧源２６′をGNDに接続しないフロート状態にしている。等価回路は図３２となる。
【０１８５】
GNDに接続したプーリ側でベルトの電圧が決まり、そのベルト電圧を基準にして、電圧源をフロートにしたプーリ側の電圧が決まる。これによって、ベルトを介したプーリ間電流を防止し、各電源で、各プーリにおける静電吸着力をコントロールすることが可能になる。
【０１８６】
以上によって、各プーリの静電吸着力をコントロールし、電力消費を抑えることができる。
【０１８７】
また、駆動プーリと従動プーリにおける導電体とベルトの間の電位差を変化させる方法は、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。具体的には、電圧源の電圧を変えるのではなく、図３３のようにベルトの巻き付き長さの長いプーリへの電圧印加経路上に直列に外部抵抗３７を備えることによって、プーリの導電部とベルト間に印加される電圧を小さくする方法でも良い。図３４に等価回路を示す。電圧印加経路上に直列に外部抵抗３７を備えると、電圧印加手段２５′の電圧が、プーリの導電体とベルト間の抵抗と、外部抵抗３７とで分圧されるようになる。
【０１８８】
これによって、プーリとベルト間への電圧を小さくすることが可能となり、巻き付き長さの長いプーリ側の余剰な伝達可能駆動力を減らすことができる。また、電圧印加経路上に直列に外部抵抗３７を備えることで電圧印加経路の抵抗が大きくなるため、電流が小さくなり消費電力低減させることができる。
【０１８９】
（第10の実施の形態）
第９の実施形態では、片側の電圧源のGNDをフロートにすることでベルトを介したプーリ間電流を防止していたが、本実施形態では、フロート電源を用いることなくベルトを介したプーリ間電流を防止する。
【０１９０】
図３５は、ベルトの断面構造を説明する図である。誘電体層２３ｂの上の金属層２３ａが搬送方向（図中S方向）で一部なくなっている。これにより、ベルト金属層が搬送方向で電気的に分断されてベルトを介したプーリ間の電流が流れなくなる。金属層のなくなるギャップは、絶縁破壊の起きない距離が望ましくここでは２ｍｍとした。またギャップを設置部の間隔は、ベルトがプーリから剥離する位置から次のプーリの巻き付き開始位置までの距離の間に、必ず１つ以上のギャップが入る間隔に設定する。
【０１９１】
駆動伝達装置の電気的な等価回路は図３６となる。駆動プーリと従動プーリの回路が独立となり、電圧源２５′、２６′の電圧が各プーリに独立に作用できるようになる。
【０１９２】
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、エアギャップを設けてベルトが搬送方向で電気的に絶縁するようにしたが、エアギャップではなく絶縁層に置き換えしても良い。また、無端ベルトの導電部２３ｂ表面上に更に誘電体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リブドベルトなどでもよい。
【０１９３】
以上、本実施の形態では、ベルト金属層が搬送方向で分断することによって、ベルトを介したプーリ間の電流が流れなくなる。これにより、各プーリの印加電圧を変えて各プーリの静電吸着力を個別にコントロールすることが可能となる。
【０１９４】
（第１１の実施の形態）
第９の実施形態では、各プーリの伝達可能な駆動力の差を小さくする方法として、第１のプーリの導電部とベルト２３との間に与える電位差と、第２のプーリの導電部とベルト２３との間に与える第２の電位差とに差異を設ける方法を採用した。これに対し、第１１の実施の形態では、各プーリの導電部への印加電圧が等しいままでも、静電吸着力の過剰分を減らす構成を採用する。その構成の概略としては、各プーリの導電部とベルト２３との間の抵抗値を異ならせることにより、静電吸着力や電流量の過剰分を減らすものである。
【０１９５】
プーリの導電部とベルトとの間の抵抗値を変化させる方法として、ベルト巻き付き長さの違いに応じてプーリの導電部とベルト２３とが対向するベルト巻き付きの単位長さ当たりの接触面積を変える。
【０１９６】
その方法として、図３７に示すように、導電部間にある絶縁層２２ｂの面積変える方法がある。ベルト巻き付き長さの長い従動プーリ側で、絶縁層２２ｂの幅を広くすることで絶縁層の面積を大きくし、導電部２２ａ、２２ｃの面積が小さくなる。これにより、従動プーリ２２のプーリの導電部とベルト２３とが対向するベルト巻き付き長さ当たりの接触面積を小さくなり、従動プーリ２２とベルト２３との間の抵抗が大きくなり、従動プーリ２２に流れる電流量を減らして電力消費による発熱を抑えることができる。
【０１９７】
このように、巻き付き長さの長い従動プーリ側のベルト巻き付き当たりのプーリの導電部とベルトの対向面積を、ベルト巻き付き長さの短い駆動プーリより小さくすることで、従動プーリ側の過剰な電流と静電吸着力を抑えることができる。なお、実施形態５の図１５に示すような導電部および絶縁層がベルトの搬送方向と垂直に設けられた構成でも同様に、導電体部間にある絶縁層の面積を変えることで抵抗を変えることができる。
【０１９８】
また、プーリの導電部とベルトとの間の抵抗値を変化させる他の構成として、誘電体層をプーリ側に持たせ、誘電体の厚さを厚くする構成にしても良い。ベルト巻き付き長さの長い従動プーリ２２の誘電体層２２ａの膜厚を大きくすることで従動プーリ２２とベルト２３との間の抵抗を大きくし、従動プーリ２２に流れる電流量を減らして電力消費による発熱を抑えることができる。
【０１９９】
また、他の構成として、誘電体をプーリに持たせ、誘電体層の体積抵抗率を変更する構成にしても良い。ベルト巻き付き長さの長い従動プーリ２２の誘電体層２２ａの体積抵抗率を大きくすることで従動プーリ２２とベルト２３との間の抵抗を大きくし、従動プーリ２２に流れる電流量を減らして電力消費による発熱を抑えることができる。
【０２００】
以上のように、巻き付き当たりの接触面積や、各プーリの誘電体の厚さや体積抵抗を変化させることによって、プーリの導電部とベルトとの間の抵抗値を変化させ、静電吸着力や電流量の過剰分を減らすことができる。
【０２０１】
（第１２の実施の形態）
本発明の第１２の実施形態は、負荷や環境などの状態によって印加電圧を変化させるものである。これにより、静電吸着力の不足を防ぐことでプーリとベルトの滑りを防止し、また、過剰な静電吸着力を削減することで消費電力を低減する。
【０２０２】
本実施例の画像形成装置は、カラー印刷モードと白黒印刷モードを有しており、カラー印刷モードでは図２の４色の画像形成部ＰＹ〜ＰＫにおいてトナー像の形成が行われる。白黒印刷モードでは画像形成部ＰＹ〜ＰＣは動作せず、画像形成部ＰＫのみでトナー像の形成が行われる。
【０２０３】
図３８を用いて感光ドラム１Ｙ〜１Ｋへの駆動伝達を説明する。図３８において、モータ２０の回転駆動力は、駆動プーリ２１、無端ベルト２３、従動プーリ２２、ギア３１Ｋ〜３１Ｙ、３３Ｋ〜３３Ｙを介して、感光ドラム１Ｙ〜１Ｋへと伝達される。ギア３１Ｋ〜３１Ｙ、３３Ｋ〜３３Ｙはそれぞれ軸３０Ｋ〜３０Ｙ、３２Ｋ〜３２Ｙに取り付けられている。
【０２０４】
ギア３１Ｋの取り付け軸３０Ｋとギア３１Ｃの取り付け軸３０Ｃの間には電磁クラッチ２９が備えられており、電磁クラッチ２９がＯＮの場合に軸３０Ｋの回転が軸３０Ｃに伝達され、ＯＦＦの場合には伝達が遮断される。即ち電磁クラッチ２９がＯＮの場合には感光ドラム１Ｙ〜１Ｋが回転し、電磁クラッチ２９がＯＦＦの場合には感光ドラム１Ｋのみが回転する。
【０２０５】
既に述べたように本実施例の画像形成装置は、カラー印刷モードと白黒印刷モードを有している。
【０２０６】
図３８において、不図示のＣＰＵから印刷モード情報が入力されると、駆動切替手段３９は、入力された情報に基づいて電磁クラッチ２９のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。入力された印刷モード情報がカラー印刷モードの場合、電磁クラッチ２９をＯＮして軸３０Ｋの回転が軸３０Ｃへと伝達される状態にする。白黒印刷モードの場合には、電磁クラッチ２９をＯＦＦして軸３０Ｋと軸３０Ｃとの間の回転伝達を遮断する。このように、カラー印刷モードでは感光ドラム１Ｙ〜１Ｋ全てが、白黒印刷モードでは感光ドラム１Ｋのみが回転するように制御される。
【０２０７】
なお、白黒印刷モードで感光ドラム１Ｙ〜１Ｃが回転しない場合、これらの感光ドラム１Ｙ〜１Ｃは中間転写ベルト９と離間させる。この動作を図３９で説明する。図３９（ａ）はカラー印刷モード時を表しており、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て感光ドラム１Ｙ〜１Ｋと接触している。図３９（ｂ）は白黒印刷モード時を表している。この場合、不図示の駆動源によってカム８が回転し、一次転写ローラ５Ｙ〜５Ｃはこれらを支持する支持部材７とともに下降させられる。このようにして白黒印刷モード時には感光ドラム１Ｙ〜１Ｃは中間転写ベルト９と離間される。
【０２０８】
さて、図３８において、駆動切替手段３９に入力される印刷モード情報は同時に電圧指示手段３８へも入力される。
【０２０９】
電圧指示手段３８には、カラー印刷モードと白黒印刷モードそれぞれの場合に従動プーリ２２および駆動プーリ２１にあらかじめ印加すべき電圧値が記憶されており、入力された印刷モード情報に応じて、電圧指示値として出力する。以下では従動プーリへの電圧印加について詳しく説明する説明する。
【０２１０】
電圧指示手段３８に記憶されている電圧値はあらかじめ算出あるいは測定されて格納されたものである。白黒印刷モードでは、カラー印刷モードに対して回転駆動される感光ドラムが４本から１本になって負荷トルクが約１／４となり、即ち駆動プーリ２１から無端ベルト２３、従動プーリ２２へ伝達するべき駆動力が約１／４となる。よって、前述した伝達可能な駆動力が印加電圧に２次比例する関係に従い、白黒印刷モード時の印加電圧は、カラー印刷モード時の印加電圧の約１／２となっている。具体的な電圧値としては、例えばカラー印刷モード時が８００Ｖ、白黒印刷モード時が４００Ｖである。
【０２１１】
電圧指示手段３８から出力された電圧指示値は電圧印加手段２６′へと入力され、電圧印加手段２６′は入力された電圧指示値に従った電圧を出力し、導電性ブラシ２８を介して従動プーリ２２へ印加される。
【０２１２】
ここで、駆動伝達装置５０の動作フローについて図４０を参照して説明する。駆動伝達装置５０の動作開始前には、従動プーリの導電部および駆動プーリの導電部への電圧印加はＯＦＦとなっている。不図示のＣＰＵから駆動伝達装置５０に動作開始指令が出されると、まず電圧指示手段２５において、入力される印刷モード情報からカラー印刷モードか白黒印刷モードかが判断される（Ｓ１０１）。カラー印刷モードの場合には、電圧指示値を予め記憶されているカラー印刷モード時の印加電圧であるＶｃｏｌに設定する（Ｓ１０２）。
【０２１３】
白黒印刷モードの場合には、電圧指示値を予め記憶されている白黒印刷モード時の印加電圧であるＶｂｗに設定する（Ｓ１０３）。その後、電圧印加手段２４から従動プーリ２２へ電圧指示値に従った電圧が印加され（Ｓ１０４）、不図示のモータ制御手段によってモータ２０の回転が開始される（Ｓ１０５）。その後、ＣＰＵから停止指令が出されるまで待機する（Ｓ１０６）。停止指令が出されると、モータ２０の回転を停止（Ｓ１０７）した後に、従動プーリ２２への電圧印加をＯＦＦする（Ｓ１０８）。
【０２１４】
このように駆動伝達装置５０では、回転駆動される感光ドラムの本数変更に伴う負荷トルクの変化に対応した適切な静電吸着力が発生させられ、滑りが発生することなく駆動力の伝達が行われる。
【０２１５】
なお、以上は従動プーリに関しての説明であったが、駆動プーリに関しても同様に実施することができる。また、カラー印刷モードと白黒印刷モードで、駆動負荷が変化した場合を示したが、他の負荷変動に適用しても良い。電圧指示手段の切換え情報として、モータ制御のトルク情報を用いても良い。
【０２１６】
また、ベルトの滑り検出情報を用いても良い。滑り検出は、駆動プーリ２１の回転数と従動プーリ２２の回転数を比較し、滑りの発生を検出する。駆動プーリから従動プーリまでに減速されている場合は、減速を考慮すればよい。例えば、減速比が０．２５であるときは、従動プーリの回転数の４倍の値と、駆動プーリの回転数を比較し、差分の絶対値が所定の閾値を超えたときに滑りを判断する。
【０２１７】
また、負荷の状態変化の対応以外に、環境の状態変化に対応して印加電圧を変化させても良い。例えば、機内に設置した温湿度センサによって検知した温湿度情報や、ジョンセン・ラーベック力と相間のある電流応答の検出情報を元に、印加電圧を変更させても良い。
【０２１８】
以上のように、本実施の形態では、駆動伝達装置において負荷の状態や環境の状態によって印加電圧を変化させることで、静電吸着力の不足を防ぐことでプーリとベルトの滑りを防止し、また、過剰な静電吸着力を削減することで消費電力を低減する。
【０２１９】
（第１３の実施の形態）
本発明の第１３の実施形態は、プーリとベルトの剥離部や巻き付き開始部における騒音や放電を抑制するものである。静電吸着力は、製造上のばらつきや劣化等により均一でなくムラがある。そのため、剥離部ではプーリとベルトの剥離位置が変動して、ベルトの振動による騒音が発生する。また、ベルトの巻き付き開始部や剥離部において放電が発生する恐れがある。
【０２２０】
そこで、本実施形態では、プーリの導電部を回転方向に分割し、一部の導電部のみに給電を行う。具体的には、ベルトがプーリに巻き付いた後に給電を開始し、剥離する前に給電を停止する。
【０２２１】
図４１は、プーリ側面方向から駆動伝達装置を見た図である。プーリの導電部は回転方向に分割されている。図４１で見えている従動プーリの側面において、導電部２２ｃはプーリ中心部まで広がっていて、導電ブラシ２８ｂを介して電圧印加できるようになっている。また、導電ブラシ２８ｂは、従動プーリの導電部２２ｃのすべてに対して給電するのではなく、ベルトの巻き付き開始部（図Ｅの領域）や剥離部（図Ｆの領域）やベルトが巻き付いてない部分を除いて給電する構成にする。導電部２２ｃへの部分的な給電と同様のことを、もう一方の導電部２２ａに対しても、反対側のプーリ側面で実施する。また、駆動プーリの導電部２１ａ，２１ｃに関しても、同様に部分的な給電を行う。
【０２２２】
従動プーリの巻き付き開始部Ｅの放電について詳しく説明する。巻き付き開始部Ｅではベルト２３と従動プーリ２２との距離が次第に近づき、密着して巻き付きが開始される。この時、巻き付き開始位置において導電部２２ａ，２２ｃに静電吸着のための電圧が給電されていると放電が起こる。この放電を防止するため、巻き付き開始位置の導電部２２ａ，２２ｃを電気的にどこにも接続せず、給電しない状態にする。給電しないので、電荷や電位差はなく、放電を発生させずに済む。これを、駆動プーリでも実施する。
【０２２３】
次に従動プーリの剥離部Ｆの放電と騒音について詳しく説明する。剥離部Ｆではベルト２３が従動プーリ２１から次第に離れていくため、剥離開始位置の導電部２２ａ，２２ｃに給電されていると巻き付き開始部Ｅと同様に放電が起こる。また、この放電の他にベルト２３が振動し騒音が発生することが分かっている。ベルト２３の振動は次のようなメカニズムで発生すると考えられる。従動プーリ２２とベルト２３にはマクロでみると一様な吸着力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の誘電体層２３ａの膜圧のバラつきや、表面凹凸の影響により吸着力は不均一に働いている。
【０２２４】
したがって、剥離位置において静電吸着力が働いていると、静電吸着力が小さい時は上流側ですぐ剥離されるが、静電吸着力が大きい時はしばらく巻き付いて剥離位置が下流側に変動する。このように剥離する位置が周期的に変動するとベルト２３はベルト面の垂直方向に周期的に変動する。その結果、ベルトが振動して騒音が発生すると考えられる。
【０２２５】
このような剥離位置変動によるベルトの振動発生を防止するため、剥離部Ｆの導電部２２ａ，２２ｃに電圧印加手段２６から給電を行わない構成をとる。電圧印加手段２６が接続されていないため、放電および静電吸着力が発生しない。静電吸着力を発生させないことにより、静電吸着力のムラによる剥離位置変動によるベルト剥離騒音を低減させることができる。これを駆動プーリでも実施する。
【０２２６】
なお、プーリの電極の構成として、図４２に示すプーリ表面の展開図のように、プーリの複数の導電部を搬送方向Sに対し垂直方向と平行方向とに分割した構成して、ベルトとプーリとが接触している領域に位置する搬送方向に対し垂直に隣り合う導電部２１ａ、２１ｃへ電位差を与えるようにしても良い。
【０２２７】
また、上記まででは、給電を行わない電極部をフローティングにするという構成を取ったが、他の構成として、給電を行わない電極部２２ａ、２２ｃ同士をショートさせる構成にしても良い。図４３のように導電体ブラシ３９ａ、３９ｂを給電しない導電部に当てることでショートさせる。フローティングの場合には、導電部２２ａ、２２ｃの電荷は、ベルトとプーリの導電部の間の抵抗を通ってベルト２３に放出される。この時、抵抗値が大きいと電荷が抜けるために時間が掛かり、抜けきれず残った電荷により静電吸着力が残る恐れがある。
【０２２８】
そこで、給電を停止したあと電極２２ａ，２２ｃの残留電荷は互いに逆極性であることに着目し、互いをショートさせる。すると、導電部２２ａ，２２ｃの電荷と相殺でき、より早く静電吸着力を低減できる。
【０２２９】
また、他の構成として、給電をさせない電極部をベルト２３と接続してベルトと同電位にする構成にしても良い。ベルトに接続させる構成にすることで、導電部の電荷は瞬時にベルトに放出されるため、電荷は残らず静電吸着力の低減をより確実にできる。実現する構成は、図４４に示すように、導電性ブラシ３９ａ，３９ｂと新たにベルト表面に接する導電性ブラシ４０を電気的に接続することで実現できる。
【０２３０】
以上、ベルトがプーリに巻き付いた後に給電を開始し、剥離する前に給電を停止する構成にすることで、巻き付き開始部や剥離部ではプーリ側導電部に給電させずに放電を防止できる。また、剥離部における静電吸着力を低減させることで、静電吸着力のムラによる剥離位置変動を抑え、ベルトの振動による騒音を低減することができる。
【符号の説明】
【０２３１】
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
２０ａ・・・モータ軸
２１・・・  駆動プーリ
２１ａ、２１ｃ・・・  駆動プーリの導電部
２１ｂ・・・駆動プーリの絶縁層
２２、２４・・・従動プーリ
２２ａ、２２ｃ、２４ａ、２４ｃ・・・従動プーリの導電部
２２ｂ、２４ｂ・・・従動プーリの絶縁層
２３・・・ベルト
２３ａ・・・誘電体層
２３ｂ・・・導電部
２３ｃ・・・低抵抗層
２３ｄ・・・絶縁層
２５、２６、３５、３６・・・電圧印加手段
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、３９ａ、３９ｂ、４０・・・導電性ブラシ
３０Ｙ、３０Ｍ・・・軸
３７・・・外部抵抗
３８・・・電圧指示手段
３９・・・駆動切換手段
４０・・・加圧ローラ
４１・・・定着ローラ
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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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