(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を解決可能な駆動伝達装置を提供する。【解決手段】  ベルトとプーリ間に電圧を印加することで、静電吸着力を発生させ滑りを防止する。さらに、ベルトとプーリの接触時間に対して、印加電圧に対する電流応答の時定数を小さくすることで、高速回転時にも静電吸着力を発生させ滑り防止をできる。【選択図】図１
2018123844.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、少なくとも１つ以上の従動プーリと、
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と、前記ベルトは導体部を有し、
前記導体部を有するプーリと前記ベルトの導体部は誘電体を介して接触するように配置され、
前記導体部を有するプーリの導体部と前記ベルトの導体部との間に電位差を与える電圧印加手段と、を備え、
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駆動伝達装置。
【請求項２】
前記印加電圧に応答して、前記導体部を有するプーリの導体部および前記ベルトの導体部の間に発生する電流の時定数τ、
前記誘電体の体積抵抗Ｒ、静電容量Ｃおよび、
前記駆動プーリおよび前記ベルト、または前記従動プーリおよび前記ベルトの接触時間ｔは、
τ×ｌｎ（１／τ×１／Ｒ×１／Ｃ＋１）  ＜  ｔ  を満たすように
前記Ｒ、Ｃ、τ、ｔを決定した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】
前記印加電圧に応答して、前記導体部を有するプーリの導体部および前記ベルトの導体部の間に発生する電流の時定数τは、
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および前記ベルトの接触時間ｔに対して、
τ  ×  １／４  ＜  ｔ  を満たすように、
前記時定数τ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１に記載の駆動伝達装置。
【請求項４】
前記駆動プーリおよび前記従動プーリは共に導体部を有し、前記駆動プーリおよび前記従動プーリのうち、
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の間に発生する静電吸着力が最も小さいプーリにおいて、
前記プーリおよび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を決定した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５】
前記駆動プーリおよび前記従動プーリは共に導体部を有し、
前記ベルトの導体部を接地、あるいは所定の電位を付与する電位付与手段を備え、
前記駆動プーリの導体部、および前記従動プーリの導体部と前記ベルトの導体部との間に電位差を与える駆動伝達装置であって、
前記駆動プーリおよび前記従動プーリのうち、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および前記ベルトの接触時間ｔが最も小さいプーリにおいて、
前記プーリおよび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を決定した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６】
前記駆動プーリおよび前記従動プーリは共に導体部を有し、
前記駆動プーリの導体部と前記従動プーリの導体部との間に電位差を与える駆動伝達装置であって、
前記駆動プーリおよび前記従動プーリのうち、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および前記ベルトの接触時間ｔが最も大きいプーリにおいて、
前記プーリおよび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を決定した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７】
前記駆動プーリおよび前記従動プーリに所定の電位を付与する電位付与手段を２つ以上持つことを特徴とする請求項５に記載の駆動伝達装置。
【請求項８】
前記駆動プーリあるいは前記従動プーリの回転速度に応じて、
前記電圧印加手段は印加電圧を変更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９】
前記駆動プーリあるいは前記従動プーリの回転速度に応じて、
前記駆動プーリおよび前記ベルト、あるいは前記従動プーリおよび前記ベルトの接触長さを変更する接触長さ変更手段を備えた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１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の駆動伝達装置を備えた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、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。
【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が生じる。この回転伝達誤差（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いた。
【０００４】
また、駆動力伝達手段起因の騒音を減らすために、振動減衰効果の高いゴム製のタイミングベルトを用いる提案もあるが、ギア同様かみあい起因の振動が発生するため十分な静音効果は得られていない。
【０００５】
そこで、ギアあるいはタイミングベルトに替えて、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ことがある。
【０００６】
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。
【０００７】
しかしながら、プーリとベルトに静電力を利用した機構を駆動伝達手段として、ギアに置き換わる手段として考えると、プーリとベルトの幅は１０ｍｍ程度が望ましい。特許文献１では、駆動ローラと中間転写ベルトは幅が４００ｍｍ程度であり、大きな静電吸着力を発生させなくても滑らずに駆動できると考えられる。しかし、幅が１０ｍｍ程度の駆動伝達手段では、より強い静電吸着力を発生させる必要がある。
【０００８】
強い静電吸着力を利用したデバイスとして、静電チャックが知られている（特許文献２）。静電チャックは、例えば半導体ウェハをドライエッチングやＣＶＤなどの手法で処理する半導体製造装置に、半導体ウェハを強力に固定するデバイスとして広く用いられている。この静電チャックはウェハと接触して保持する誘電体層と、静電力を発生させるための電極から構成されている。この技術では、誘電体層を中抵抗の誘電体で構成することで、ジョンセン・ラーベック力と呼ばれる強い静電吸着力を発生させ、ウェハを強力に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１４６７８３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、特許文献２の技術では、吸着力が発生するまでに数秒の時間を要している。このため、この技術をプーリが高速に回転するベルト駆動伝達手段に適用しても、強い吸着力が発生する前にプーリとベルトが離れてしまい、吸着力が得られず、滑りを防止できない。
【００１３】
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。特に、高速回転時においても、プーリとベルトを吸着させ、確実に滑りを防止する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、少なくとも１つ以上の従動プーリと、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であって、
前記駆動プーリおよび前記従動プーリと前記ベルトは導体部を有し、前記駆動プーリおよび前記従動プーリと前記ベルトの導体部は誘電体を介して接触するように配置され、前記駆動プーリの導体部および前記従動プーリの導体部と前記ベルトの導体部との間に電位差を与える電圧印加手段と、を備え、
印加電圧に応答して、前記駆動プーリの導体部および前記ベルトの導体部の間、および前記従動プーリの導体部および前記ベルトの導体部の間に発生する電流の時定数が、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および前記ベルトの接触時間に対して、
時定数  ×  １／１０  ＜  接触時間  を満たすように、
前記時定数および前記接触時間を決定したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
加えて、ベルトに大きな張力を付与しないでよいため巻き癖の発生がなく、耐久面においても優位である。更に、静電吸着力が発生するまでの時間を、プーリとベルトの巻き付き時間に応じて設定するため、高速回転時にもプーリとベルトを静電吸着させ、確実に滑りを防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の静電吸着力を用いた駆動伝達装置の構成を説明する図
【図２】画像形成装置の構成を説明する図
【図３】画像形成部の構成を説明する図
【図４】実施例１の静電吸着力を用いた駆動伝達装置の構成を説明する図
【図５】実施例１の駆動伝達装置の電気的な等価回路を説明する図
【図６】駆動伝達装置における印加電圧と静電吸着力と、伝達可能駆動力の関係説明図
【図７】本発明による巻き付き時間と静電吸着力の関係を説明する図
【図８（ａ）】駆動伝達装置における巻き付き時間と電流と、効率の関係説明図と駆動伝達装置の静電吸着力の算出過程を説明する図
【図８（ｂ）】駆動伝達装置における巻き付き時間と電流と、効率の関係説明図と駆動伝達装置の静電吸着力の算出過程を説明する図
【図８（ｃ）】駆動伝達装置における巻き付き時間と電流と、効率の関係説明図と駆動伝達装置の静電吸着力の算出過程を説明する図
【図８（ｄ）】駆動伝達装置における巻き付き時間と電流と、効率の関係説明図と駆動伝達装置の静電吸着力の算出過程を説明する図
【図９】時定数の測定方法を説明する図
【図１０】インピーダンス測定の結果を説明する図
【図１１】インピーダンス測定の結果を説明する図
【図１２（ａ）】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１２（ｂ）】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１２（ｃ）】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１２（ｄ）】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１３】本発明による静電吸着力が増加する時間を説明する図
【図１４】静電吸着力と、抵抗比および静電容量比を説明する図
【図１５】減速構成の駆動伝達装置（並列構成）に本発明を適用した際の効果の説明図
【図１６】減速構成の駆動伝達装置（並列構成）に本発明を適用した際の効果の説明図
【図１７】実施例２の静電吸着力を用いた駆動伝達装置の構成を説明する図
【図１８】減速構成の駆動伝達装置（直列構成）に本発明を適用した際の効果の説明図
【図１９】実施例３の静電吸着力を用いた駆動伝達装置の構成を説明する図
【図２０】実施例３の印加電圧を制御する思想を説明する図
【図２１】実施例３の印加電圧を制御する動作フローチャート
【図２２】実施例３の静電吸着力を用いた駆動伝達装置の構成を説明する図
【図２３】実施例４の静電吸着力を用いた駆動伝達装置の構成を説明する図
【図２４】実施例４の静電吸着力を用いた駆動装置の構成を説明する図
【図２５】実施例４の巻き付き時間を制御する思想を説明する図
【図２６】実施例４の巻き付き時間を制御する動作フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
［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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。続いて、図１および図４を参照して、静電吸着力を用いた駆動伝達について説明する。図１は駆動伝達装置５０の斜視図である。図４（ａ）は図１のＸ−Ｘ断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＹ−Ｙ断面図であり、印加される電圧を模式的に付加してある。
【００３１】
まず、駆動力伝達装置５０の各々の構成部品について説明する。駆動プーリ２１は金属材料を円筒形状に形成したものであり、モータ２０の出力軸２０ａに絶縁部材３４ａを介して結合されている。従動プーリ２２は、駆動プーリ２１と同様に金属材料にて形成されたものであり、軸３０Ｙへは、絶縁部材３４ｂを介して結合されている。軸３０Ｙは、図示しない感光ドラム１Ｙへと接続されている。
【００３２】
駆動プーリ２１および従動プーリ２２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。無端ベルト２３は、図４（ｂ）に示すように、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の上に金属層２３ｂを有する二層構造になっている。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１Ｅ８〜１Ｅ１４Ω・ｃｍ程度に抵抗調整されており、厚さは約７０μｍ、幅は約１０ｍｍである。金属層２３ｂは、Ｎｉ等のスパッタで形成され、厚さは約１００ｎｍであり、導電性ブラシ２８ｃを介して接地してある。
【００３３】
また、無端ベルト２３の金属層２３ｂの幅は図４（ａ）に示すように誘電体層２３ａの幅よりも狭く構成されており、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。
【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。続いて、図４および図５を参照して、駆動伝達装置５０の上記構成による作用および効果について説明する。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。
【００３５】
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。
【００３６】
このような構成で金属層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、後述するジョンセン・ラーベック力なる大きな静電吸着力が発生する。
【００３７】
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の金属層２３ｂとの間には静電力が発生し、電気的に吸着する。
【００３８】
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。
【００３９】
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。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。
【００４０】
【数１】
2018123844.tif 000003
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。
【００４１】
【数２】
2018123844.tif 000004
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。
【００４２】
【数３】
2018123844.tif 000005
式（３）から、伝達可能な駆動力は、プーリとベルト間に作用する静電吸着力に比例して大きくなることが分かる。
【００４３】
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）は、誘電層２３ａの体積抵抗率が１Ｅ１１Ω・ｃｍと、１Ｅ１５Ω・ｃｍで測定した結果である。１Ｅ１１Ω・ｃｍでの測定結果は、１Ｅ１５Ω・ｃｍと比べると静電吸着力が非常に大きいことが分かる。これは、１Ｅ１１Ω・ｃｍでは、ジョンセン・ラーベック力と呼ばれる静電吸着力が働いているからである。
【００４４】
ジョンセン・ラーベック力とは、誘電体の体積抵抗率を小さくすることで、誘電体内の電荷の移動が容易になり、吸着界面に電荷が多量に誘起されることで発生する力であり、一般的に、誘電体が抵抗成分の非常に大きい絶縁体の場合（＝クーロン力と呼ばれる）と比べると、大きな力を発生する。このジョンセン・ラーベック力の働きによって、図６（ａ）の１Ｅ１１Ω・ｃｍと１Ｅ１５Ω・ｃｍとの、静電吸着力の差が生じているのである。
また、１Ｅ１１Ω・ｃｍでの測定結果から分かるように、印加電圧を大きくすることで、ジョンセン・ラーベック力による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に応じて、伝達可能駆動力が増加することが確認されている。
【００４５】
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。
【００４６】
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。駆動伝達装置５０の系全体の伝達可能な駆動力は、静電吸着力の小さい駆動プーリの伝達可能駆動力となる。したがって、系全体の伝達可能駆動力を大きくするためには、静電吸着力の小さいプーリで伝達可能駆動力を大きくすることが望まれる。これについては、後で詳細を述べる。
【００４７】
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。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や、駆動プーリおよび従動プーリ両方に電圧印加して無端ベルトを接地する構成など、プーリとベルト間に電圧がかかり、静電吸着力が発生する構成とすればよい。また、無端ベルトを金属層のみとしてプーリ表面に誘電体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リブベルトなどでもよい。
【００４８】
ここで、図５（ａ）、図７、図８を参照して、本発明の特徴である、プーリの高速回転時の滑り防止について概要を述べる。
【００４９】
静電吸着力は、電圧印加を開始してからの時間に応じて、大きさが変わる。特に本実施例の駆動伝達装置においては、プーリが高速回転の場合、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。すなわち、プーリを高速回転にすると、静電吸着力が低下して、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、本発明では、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が吸着し、滑りを防止する。
【００５０】
図７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。算出方法については後述するが、条件として、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°、接触幅は１０ｍｍ、無端ベルト２３の誘電層２３ｂ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、ベルトの誘電層として、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て測定した結果である。
【００５１】
まず、図７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。
【００５２】
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、このように時定数を小さくすることによってさらに静電吸着力を上昇させることが可能である。時定数を変化させるパラメータは、印加電圧の他にもあるが後述する。
【００５３】
このように、本発明では、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。
【００５４】
続いて、図５（ａ）、図８を参照して、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８（ａ）は、吸着界面の電荷量の時間変化、図８（ｂ）は、静電吸着力の時間変化、図８（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８（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。
【００５５】
図５（ａ）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ｆ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。
【００５６】
【数４】
2018123844.tif 000006
【００５７】
【数５】
2018123844.tif 000007
【００５８】
【数６】
2018123844.tif 000008
式（５）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、ｆも誘電体あるいは空隙の静電容量成分で決定される。
【００５９】
これをクーロン力と呼ぶ。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、ｆ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１Ｅ８〜１Ｅ１４Ω・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。
【００６０】
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。
【００６１】
図８（ａ）は、式（５）、式（６）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（５）に用いるＲｂ１、Ｒｇ１、Ｃｂ１、Ｃｇ１は測定値を用いているが、その測定方法および測定結果については後述する。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。
【００６２】
図８（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ｆ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、１２０ｍｓｅｃである。また、図８（ｃ）は、（ｂ）で求めた静電吸着力ｆを積分することで、プーリとベルトの静電吸着力を求めた結果である。
【００６３】
図８（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８（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。
【００６４】
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。
【００６５】
続いて、時定数の測定方法について、２つの測定方法について述べる。
まず、１つ目の方法が直接的に時定数を測定する方法で、ステップ入力した印加電圧に対する電流の応答時間を測定する方法である。図５（ａ）で示した等価回路に流れる電流ｉは、以下のようになる。
【００６６】
【数７】
2018123844.tif 000009
τは、式（６）と同様である。式（５）および式（７）から、静電吸着力の時定数と、電流応答の時定数は一致することが分かる。したがって、静電吸着力の時定数を求めるには、電流応答の時定数を測定すればよい。
【００６７】
図９に、実際に測定した印加電圧と電流応答の図を示す。図９は、誘電体の体積抵抗率１Ｅ１１Ω・ｃｍ、印加電圧２００Ｖとのときの電流応答である。図９では、印加電圧の立ち上がり時刻から、電流がスレッショルド値ｉｔｈに達するまでの時間を時定数τとおり、ここでは、τ＝６０ｍｓｅｃとして検出された。ｉｔｈは、十分時間が経過したときの電流ｉＤＣに対して、ｉｔｈ＝１．３ｉＤＣの関係である。この１．３という値は、以下のように算出される。
式（７）において、ｔ＝∞のときをｉＤＣ、ｔ＝τのときをｉｔｈとすると、ｉＤＣおよびｉｔｈは、以下のように表わされる。
【００６８】
【数８】
2018123844.tif 000010
【００６９】
【数９】
2018123844.tif 000011
式（８）、（９）から、ｉｔｈ／ｉＤＣを求めると、
【００７０】
【数１０】
2018123844.tif 000012
となる。
【００７１】
前述したインピーダンス測定で求めたＲｂ１、Ｒｇ１、Ｃｂ１、Ｃｇ１を代入すると、ｉｔｈ／ｉＤＣ＝１．２〜１．４となる。ｉＤＣに対してｉｔｈをこの範囲でふっても、電流応答の波形の傾きが小さいために、時定数τは大きく変わらない。したがって、ｉｔｈ／ｉＤＣ＝１．３として時定数を求めることができる。
【００７２】
次に、２つ目の時定数を測定方法について述べる。２つ目の方法は、時定数τの関わるパラメータである各静電容量と、各抵抗をインピーダンス測定によって求め、その結果から、式（６）によって時定数τを算出する方法である。
【００７３】
まず、各静電容量と、各抵抗を測定するインピーダンス測定について述べる。誘電体の体積抵抗Ｒｂ１、静電容量Ｃｂ１を求めるには、誘電体の両面に任意の面積で金属電極を蒸着する。そして、誘電体両面の電極に所定のＤＣ電圧を印加した状態で、ＡＣ電圧を重畳して印加し、ＡＣ電流を測定する。誘電体が理想的なコンデンサの場合、ＡＣ電流はＡＣ電圧に対して９０°位相がずれるが、抵抗成分があるために、電圧に対して０〜９０°の範囲で位相がずれた電流が検出される。この位相のずれは、誘電体の抵抗成分と静電容量成分の大きさで決まる。一方、ＡＣ電流の振幅も誘電体の抵抗成分と静電容量成分の大きさで決まるため、電圧と電流の位相のずれと、電流の振幅から、誘電体の体積抵抗Ｒｂ１と静電容量Ｃｂ１を求めることができる（Ａ）。
【００７４】
界面容量Ｃｇ１を求めるには、誘電体の片面に任意の面積で金属電極を蒸着する。そして、電極の無い面をプーリと接触させ、電極とプーリ間に所定のＤＣ電圧を印加した状態で、ＡＣ電圧を重畳して印加し、その時のＡＣ電流を測定する。ここから、（Ａ）と同様に、全抵抗（Ｒｂ１＋Ｒｇ１）と、全静電容量Ｃｂ１Ｃｇ１／（Ｃｂ１＋Ｃｇ１）が求まる。求めた全静電容量と、（Ａ）で求めた誘電体のＲｂ１とＣｂ１から、Ｒｇ１とＣｇ１を算出することができる。
【００７５】
このように各抵抗Ｒｂ１、Ｒｇ１、各静電容量Ｃｂ１、Ｃｇ１をインピーダンス測定によって求めた結果を、式（６）に代入することで、時定数τが求まる。
【００７６】
ここで、実際にインピーダンス測定で求めた各静電容量、各抵抗について説明する。なお、測定は、プーリ半径は１０ｍｍ、巻き付き角は１８０°、接触幅は１０ｍｍで、ベルトとプーリの接触面積は３１４ｍｍ２の条件のもとで行なった。
【００７７】
図１０（ａ）は、誘電体の体積抵抗率と印加電圧をパラメータとして、誘電体の体積抵抗Ｒｂ１を測定した結果である。凡例にある誘電体の体積抵抗率の表示は、電圧が１００Ｖの時の抵抗をおよその目安として表示しているだけで、印加電圧により変化する。図１０（ａ）から、印加電圧に対して、４〜５乗の傾きで抵抗が小さくなっていることが分かる。これは、抵抗体によって傾きの違いはあるものの、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、体積抵抗率に順じて、オフセットしたような直線となっている。
【００７８】
図１０（ｂ）は、印加電圧をパラメータとして、誘電体の静電容量Ｃｂ１を測定した結果である。図１０（ｂ）のように、静電容量は、印加電圧に対して大きな依存性はない。
また、図１１（ａ）は、誘電体の体積抵抗率と印加電圧をパラメータにして、接触抵抗Ｒｇ１を測定した結果である。接触抵抗Ｒｇ１は、印加電圧を大きくすると共に、小さくなっていることが分かる。これは、印加電圧を大きくすることで、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、電流のパスが増えることで接触抵抗が下がったものと考えられる。また、体積抵抗率を小さくすると、接触抵抗Ｒｇ１が小さくなっている。体積抵抗を小さくすると、前述したジョンセン・ラーベック力による静電吸着力が増加するため、接触抵抗が低下したものと考えられる。
【００７９】
図１１（ｂ）は、印加電圧をパラメータとして、界面容量Ｃｇ１を測定した結果である。Ｃｇ１は、Ｃｇ１＝ε０×Ｓ／ｄで与えられる。ここでｄは、プーリとベルト間の空隙距離である。図１１（ｂ）では、界面容量Ｃｇ１は、印加電圧を大きくするとともに、大きくなっている。これは、印加電圧を大きくすることで、静電吸着力が増加し、プーリとベルトの空隙距離が小さくなり、上式から界面容量Ｃｇ１が大きくなったと考えられる。
【００８０】
このような静電吸着力と接触抵抗および界面容量の関係は、ミクロな接触状態や材料間の電子の移りやすさなどが関係するため、プーリやベルトの表面粗さ、あるいはプーリやベルトの材質によって変化すると考えられる。
【００８１】
続いて、図１２は、以上のように測定したＲｂ１、Ｒｇ１、Ｃｂ１、Ｃｇ１を用いて、静電吸着力と時定数の計算値と、実測値の比較を行なった結果である。計算値は、図１０、および図１１の測定結果から、式（４）、式（５）を用いて算出した。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（２）を用いて算出した。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、詳図９で説明した、印加電圧に対する電流の応答を測定し算出した。
【００８２】
図１２（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（４）、式（５）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。
【００８３】
図１２（ｂ）は、誘電体２３ｂ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。
【００８４】
図１２（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（６）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１２（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（図１０（ａ）および図１１（ａ））が大きく、界面容量Ｃｇ１の増加の影響（図１１（ｂ））の影響が小さいためと言える。
【００８５】
図１２（ｄ）は、誘電体２３ｂ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（図１０および図１１）、その結果、時定数が小さくなったものと考えられる。
【００８６】
また、図１２（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（４）〜（６）も正しいものと言える。
【００８７】
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２３ｂ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２３ｂ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。
【００８８】
さらに、接触界面の凹凸形状はＲｇ１およびＣｇ１に関わる。例えば、誘電層２３ｂ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２３ｂ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２３ｂ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。
【００８９】
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。本発明の特徴は、時定数を小さくすることで、高速回転時にも素早く静電吸着力を発生させ、滑りを防止することである。時定数に関わるパラメータや測定方法についてはすでに述べた。ここで、どの程度時定数を小さくすれば、大きな力を得られるかを以下に説明する。
【００９０】
図１３は、式（５）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。図１３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。
【００９１】
【数１１】
2018123844.tif 000013
式（１１）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２３ｂの体積抵抗Ｒｂ１と、静電容量Ｃｂ１から算出される。時定数τ、体積抵抗Ｒｂ１、静電容量Ｃｂ１は前述したように実測が可能であるため、ｔｃｊはそれらの実測値から求めることができる。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各パラメータを調整することができ、この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。
また、式（１１）は以下のように変形できる。
【００９２】
【数１２】
2018123844.tif 000014
定数ａの因数であるＲｂ１／Ｒｇ１や、Ｃｇ１／Ｃｂ１はインピーダンス測定から求められる。
【００９３】
ここで、定数ａがどのような値になるかを求める。図１４は、Ｒｂ１／Ｒｇ１およびＣｇ１／Ｃｂ１を、静電吸着力を横軸にして整理した結果である。ここで静電吸着力を横軸にとった理由は、Ｒｂ１／Ｒｇ１やＣｇ１／Ｃｂ１の比が、静電吸着力に大きく依存するからである。すなわち、静電吸着力の大小によって、プーリとベルトの接触状態が変化し、接触抵抗Ｒｇ１と界面容量Ｃｇ１が大きく変わることによって、Ｒｂ１／Ｒｇ１やＣｇ１／Ｃｂ１の比が大きく変わる。
【００９４】
図１４（ａ）をみると、静電吸着力が大きくなることによって、Ｒｂ１／Ｒｇ１が大きくなっていることが分かる。これは、静電吸着力が大きくなると、プーリとベルトの接触点が増えて界面の電流パスが増えることによって、Ｒｇ１が相対的に小さくなるからであると考えられる。また、Ｒｂ１／Ｒｇ１は、誘電体の体積抵抗率によっても変わることが確認できる。実際には、伝達機構に必要な静電吸着力は最大で５００ｋＰａ程度である。静電吸着力が５００ｋＰａの場合、静電吸着力が５００ｋＰａの場合、Ｒｂ１／Ｒｇ１は２〜１０となる。
【００９５】
次に、図１４（ｂ）をみると、静電吸着力が大きくなることによって、Ｃｇ１／Ｃｂ１が大きくなっていることが分かる。これは、静電吸着力が大きくなると、プーリとベルトの空隙距離が小さくなることによって、Ｃｇ１が相対的に大きくなるからであると考えられる。実際には、伝達機構に必要な静電吸着力は最大で５００ｋＰａ程度であり、このときＣｇ１／Ｃｂ１は１０となる。
【００９６】
以上から、図１４から、式（１２）を用いて定数ａを求めると、定数ａ＝０．２５〜０．７となる。定数ａ＝０．２５＝１／４を式（１４）に代入すると、ｔｃｊ＝１／４×τとなる。この結果から、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吸着力を働かせるには、プーリとベルトの巻き付き時間をｔｃｊ、すなわち１／４×τよりも大きくすれば良いことが分かる。時定数τは、前述したように実測が可能であるため、プーリとベルトの巻き付き時間を１／４×τ以上にするように、各パラメータをすることができる。
【００９７】
以上のように、プーリとベルトの巻き付き時間を１／４×τよりも大きくなるように巻き付き時間および時定数を調整することで、静電吸着力による滑り防止の効果が大きくなる。
【００９８】
本実施例の最後に、図１、図１５、図１６を参照して、本発明を図１に示す減速比を有する駆動伝達装置５０に適用した場合について述べる。
【００９９】
まず、図１５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、印加電圧は２００Ｖである。図１のような減速比を有する駆動伝達装置では、プーリ径の小さい駆動プーリ２１の回転数が従動プーリ２１に比べて速いため、駆動プーリ２１の静電吸着力は従動プーリ２２よりも小さくなってしまう。
【０１００】
前述したように駆動伝達装置の系全体の伝達可能駆動力は、静電吸着力の小さいプーリの伝達可能駆動力で決まってしまう。そこで、系全体の伝達可能駆動力を大きくするには、駆動プーリ２１の静電吸着力を大きくする必要がある。ここで、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１５の１Ｅ１１Ω・ｃｍの結果をみると、時定数が１２０ｍｓｅｃ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●）。
【０１０１】
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■）。
【０１０２】
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。
【０１０３】
次に、図１６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。図１６では、駆動プーリ２１と従動プーリ２２に別の電圧を印加できるように、電圧印加手段をそれぞれ別に設けている。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°、従動プーリ２２は直径８０ｍｍで、無端ベルト２３との巻き付き角は２４０°で、駆動プーリ２１および従動プーリ２２と、無端ベルト２３との接触幅を１０ｍｍとして計算している。すなわち、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の接触面積は、従動プーリ２１と無端ベルト２３の接触面積に対して１／８である。無端ベルト２３の体積抵抗率は１Ｅ１１Ω・ｃｍ、プーリの表面粗さはＲａ＝０．１μｍである。
【０１０４】
モータ２０の回転数を２０００ｒｐｍとすると、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の巻き付き時間を１０ｍｓｅｃとなり、従動プーリ２２と無端ベルト２３の巻き付き時間を８０ｍｓｅｃとなる。図１６に示すように、印加電圧が２００Ｖの場合は時定数が１２０ｍｓｅｃであり、巻き付き時間の小さい駆動プーリ２１では、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が離れてしまっている。そのため、静電吸着力は、駆動プーリ２１で６．７Ｎ（図中の●）、従動プーリ２１の静電吸着力が４７．０Ｎ（図中の■）となり、その比は６．７／４７．０＝１／７であり、駆動プーリ２１の静電吸着力が相対的に非常に小さいことが分かる。
【０１０５】
静電吸着力の駆動伝達装置５０の系全体の伝達可能な駆動力は、静電吸着力の小さい駆動プーリ２１の伝達可能駆動力で決まるため、系全体の伝達可能駆動力を上げるには、駆動プーリ２１の静電吸着力を大きくすることが望まれる。
【０１０６】
そこで、静電吸着力の小さい駆動プーリ２１の時定数を小さくするために、印加電圧を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。さらに、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の静電吸着力の比が、１６．０／４７．０＝１／３と緩和され、従動プーリ２２の静電吸着力の無駄が小さくなった。これによって、効率も向上する。
【０１０７】
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。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。
【０１０８】
以上説明してきたように、本発明では、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。さらには、駆動プーリと従動プーリの静電吸着力の差を小さくすることで、無駄な消費電力を削減する効果がある。
【０１０９】
［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。
【０１１０】
まず、図１７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１７（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１７（ｂ）は、図１７（ａ）を電気的な等価回路で表わした図である。
【０１１１】
図１７（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の金属層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。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の金属層２３ｂは、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の電位の間の電位となる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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１７（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。
【０１１５】
即ち図１７（ｂ）においてＶ１＞Ｖ２となる。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、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、伝達可能な駆動力は、従動プーリ２２の方が駆動プーリ２１よりも小さくなる。したがって、従動プーリ２２において、伝達可能駆動力が増加するように、時定数を調整することが望まれる。
【０１１６】
次に、直列構成の時定数について説明する。図１７（ｂ）で示した等価回路図の電流応答の時定数は以下のように表わされる。
【０１１７】
【数１３】
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式（１３）は、直列構成の時定数が、各抵抗および各静電容量を並列に接続したときと等価であることを示しており、各抵抗および各静電容量が大きいと、時定数が大きくなることが分かる。式（１３）は電流応答の時定数であるが、各静電容量に蓄積される電荷も式（１３）と同様の時定数になるため、静電吸着力の時定数も式（１３）で表わされる。直列構成の場合は、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の静電吸着力の時定数が一致し、どちらも式（１３）で表わされる。
【０１１８】
続いて、図１８を参照して、本発明を直列構成の駆動伝達装置５０に適用した場合の効果について述べる。図１８は、減速比をもち、かつ直列構成の駆動伝達装置における、プーリとベルトの静電吸着力を算出した図である。ここでの条件は、駆動プーリ２１の直径は２０ｍｍ、無端ベルト２３との巻き付き角θは１２０°、従動プーリ２２の直径は８０ｍｍ、無端ベルト２３との巻き付き角θは２４０°である。また、無端ベルト２３の誘電層２３ａの体積抵抗率は１Ｅ１１Ω・ｃｍであり、それぞれのプーリの表面粗さはＲａ＝０．１μｍである。
【０１１９】
図１８（ａ）は、印加電圧２００Ｖのときの、巻き付き時間と静電吸着力の関係を示した図である。例えば、モータの回転数を８００ｒｐｍの場合、駆動プーリ２１の巻き付き時間が０．０２５ｓｅｃ、駆動プーリ２２の巻き付き時間が０．２ｓｅｃである。このときの時定数τは３ｓｅｃであり、駆動プーリ２１、従動プーリ２２とも、静電吸着力の大きくなる前にプーリとベルトが離れてしまっている。そのため、静電吸着力は、駆動プーリ２１で０．８３Ｎ（図中の●）、従動プーリ２２で０．１７Ｎ（図中の■）となり、その比が、０．８３／０．１７＝４．９と大きく、従動プーリ２２の静電吸着力が相対的に非常に小さいことが分かる。
【０１２０】
そこで、静電吸着力の小さい従動プーリ２２の時定数を小さくために、印加電圧を３００Ｖに大きくする。その結果が、図１７（ｂ）である。図１７（ｂ）をみると、印加電圧を３００Ｖにすることで、時定数τが０．６ｓｅｃまで小さくなっていることが分かる。従動プーリ２２の巻き付き時間は０．２ｓｅｃであるため、時定数を小さくすることで、従動プーリ２２の静電吸着力が大きく増えていることが分かる。実際に、静電吸着力は、駆動プーリ２１で２．０Ｎ（図中の●）、従動プーリ２２で１．３４Ｎ（図中の■）で、その比は、２．０／１．３４＝１．５となり、従動プーリ２２の静電吸着力が相対的に飛躍していることが分かる。
【０１２１】
駆動伝達装置５０の伝達可能駆動力は、静電吸着力の小さいプーリで決まるため、従動プーリ２２の静電吸着力を大きくすることで、系全体の伝達可能駆動力が増大する。さらに、駆動プーリ２１と従動プーリ２２の静電吸着力の比が小さくなることで、駆動プーリ２１の静電吸着力の無駄が小さくなった。これによって、効率も向上する。
【０１２２】
以上、本実施例では、減速比をもつベルト駆動伝達装置の、特に直列構成において、静電吸着力が小さくなる従動プーリにおける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、従動プーリの静電吸着力を大きくすることができた。これによって、駆動伝達装置の伝達可能駆動力が増大し、プーリとベルトの滑りを防止できる。さらには、駆動プーリと従動プーリの静電吸着力の差を小さくすることで、効率が向上する効果もある。
【０１２３】
［実施例３］
本発明の第３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、画像形成装置内での駆動伝達装置の適用部位と、駆動伝達装置における電圧の印加方法に関する構成、動作が実施例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。
【０１２４】
本実施例は、特に、駆動伝達装置の回転数が変化する場合の、印加電圧の制御方法について述べたものである。すなわち、プーリとベルトの巻き付き時間に応じて、時定数を変更するように印加電圧を制御するものである。
【０１２５】
まず、図１９を参照して、本実施例における駆動伝達装置５１の構成について説明する。本実施例では、図１９に示すように、駆動伝達装置５１を、画像形成装置の定着装置１７の定着ローラ４１を駆動させるために用いた。駆動伝達装置５１の、従動プーリ２２の出力軸４２には、さらに減速するために、段ギヤ４３と、それにかみ合うように定着ローラギヤ４４が取り付けてあり、モータ２０から定着ローラ４１を大きな減速比で伝達駆動可能なようにしている。駆動プーリ２１および従動プーリ２２には、電圧印加手段２５から電圧を供給しており、実施例１と同様に並列構成である。また、電圧印加手段２５は、定着速度指令手段４７からの信号に応じて、印加電圧を変えられるようにしてある。
【０１２６】
電子写真方式の画像形成装置では、トナーを紙上に定着させる際に、加熱した定着ローラと加圧ローラの間に紙を通して、加熱定着させることが多い。その際に、厚紙、薄紙、普通紙、コート紙などの紙種に応じて、定着速度を変化させる場合がある。例えば、薄紙の場合、厚紙に比べて紙の熱容量が小さいため、定着時間を小さくでき、定着速度を速くする。このとき、駆動伝達装置５１においては、モータ２０の回転数を大きくする。これによって、プーリとベルトの巻き付き時間は小さくなるため、静電吸着力が小さくなる。すると、静電吸着力が不足になり、プーリとベルトが滑る恐れが発生する。本実施例では、プーリとベルトの速度を変えたときの滑りを防止するため、プーリとベルトの巻き付き時間に応じて、印加電圧を制御する。
【０１２７】
次に、図２０を参照して、駆動伝達装置における電圧の制御方法の思想について説明する。
【０１２８】
図２０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。なお、駆動プーリ２１は直径２０ｍｍ、無端ベルト２３との巻き付き角θは１８０°、接触幅は１０ｍｍ、無端ベルト２３の誘電層２３ｂの体積抵抗率は１Ｅ１１Ω・ｃｍである。なお、定着ローラ４４を駆動させるのに必要な目標吸着力は、１６Ｎである。
【０１２９】
図２０に示すように、初期の巻き付き時間が１０ｍｓｅｃの場合、目標吸着力１６Ｎを発生させるために必要な印加電圧は２００Ｖである（図中の●）。このとき、定着速度が倍になると、巻き付き時間が５ｍｓｅｃとなるため、静電吸着力が低下し（図中の▲）、目標吸着力を下回ってしまう。そこで、印加電圧を２５０Ｖに上げて、静電吸着力を上昇させる（図中の■）。このように、巻き付き時間が低下しても、印加電圧を制御することによって、静電吸着力の不足を防ぎ、プーリとベルトの滑りを防止することができる。逆に、回転数を落とし、巻き付き時間が上昇した場合は、印加電圧を低下させることで、消費電力を削減することができる。
【０１３０】
続いて、図１９および図２１を参照して、駆動伝達装置における電圧の制御フローについて説明する。
【０１３１】
まず、ユーザが紙種の設定を行なうか、画像形成装置内の紙種検知センター（不図示）によって紙種が検知される（Ｓ２０１）と、紙種情報が定着速度指令手段４７に送られ、定着速度を標準か高速かを判定する（Ｓ２０２）。定着速度が標準の場合、モータ２０の回転数を標準に設定し（Ｓ２０３）、印加電圧をＶｓｔａｎｄに設定する（Ｓ２０４）。定着速度が高速の場合は、モータ２０の回転数を高速に設定し（Ｓ２０５）、印加電圧をＶｆａｓｔに設定する（Ｓ２０６）。
【０１３２】
次に、印加電圧の設定信号が定着速度指令手段４７から電圧印加手段２５に送られ、プーリに電圧が印加される（Ｓ２０７）。続いて、モータ回転数の設定信号が定着速度指令手段４７からモータ２０に送られ、モータの回転が開始する（Ｓ２０８）。その後、ＣＰＵから停止指令が出されるまで待機する（Ｓ２０９）。装置の定着動作を含む印刷動作が行われ、停止指令が出されると、モータ６０の回転を停止（Ｓ２１０）した後に、プーリへの電圧印加をＯＦＦする（Ｓ２１１）。
【０１３３】
次に、図２２を参照して、プーリの速度を検知して、プーリへの印加電圧を制御する構成について説明する。
【０１３４】
図２２では、ロータリエンコーダ４８を取り付けてある。ロータリエンコーダ４８は、駆動プーリ２１の回転数を検知する。ロータリエンコーダ４８で検知した駆動プーリ２１の回転数の情報を、電圧印加手段２５に送り、印加電圧を制御する。なお、ここでの制御方法は、図２０で示した制御方法と同様で、回転数が大きい場合には電圧を大きくし、回転数が小さい場合には電圧を小さくする。これによって、回転数上昇時の吸着力不足を防ぎ、また、回転数低下時の消費電力の削減を実現できる。
【０１３５】
以上説明してきたように、本実施例では、プーリの回転数に応じて印加電圧を制御することによって、プーリの回転数上昇に伴う吸着力低下を防ぎ、プーリとベルトの滑りを防止する効果がある。さらに、プーリの回転数が小さくなった場合には、印加電圧を低下させることによって、消費電力を削減する効果がある。
【０１３６】
また、本実施例では定着ローラへの駆動伝達装置として説明したが、適用先はこれに限定されるものではなく、例えば実施例１で説明した中間転写ベルトや感光ドラム等、その他の駆動伝達においても好適に実施できる。あるいは実施例２の直列構成の駆動伝達装置と組み合わせて実施することも可能である。
【０１３７】
［実施例４］
本発明の第４の実施例について説明する。本実施例は、実施例３と同様の画像形成装置であり、画像形成装置内での駆動伝達装置の適用部位も同じであり、駆動伝達装置における巻き付き角可変機構が実施例３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。
【０１３８】
本実施例は、特に、駆動伝達装置の回転数が変化する場合に、プーリとベルトの巻き付き角を制御する方法について述べたものである。すなわち、実施例３では、プーリの回転数が変化すると印加電圧を変えたが、本実施例では、プーリの回転数を変えたときに巻き付き角を変えるものである。
【０１３９】
まず、図２３を参照して、本実施例における駆動伝達装置の構成について説明する。図２３は、駆動伝達装置５２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２３（ａ）と（ｂ）は、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の巻き付き角が異なっており、（ａ）は１８０°、（ｂ）は２３０°である。図２４は、駆動伝達装置５２の上面図である。
【０１４０】
図２３（ａ）に示すように、本実施例では、実施例１と同様の並列構成の駆動伝達装置に、巻き付き角調整ローラ６４を付け加えた構成である。巻き付き角調整ローラ６４には、テンション調整バネ６３、ホルダー６２、カム６１、カムモータ６０が取り付けてある。巻き付き角調整ローラ６４を駆動プーリ２１に近づけるように（図中の矢印の方向）動かすことによって、無端ベルト２３のテンションをほぼ変えることなく、無端ベルト２３と駆動プーリ２１、および無端ベルト２３と従動プーリ２２との巻き付き角を調整することが可能である。
【０１４１】
なお、巻き付き角調整ローラ６４は、カムモータ６０を回転させることによって、動くように構成してある。図２３（ｂ）は、このような構成で、カムモータ６０を回転させて、駆動プーリ２１と無端ベルト２３の巻き付き角を大きくした図である。また、図２４に示すように、カムモータ６０は、定着速度指令手段４７の信号によって駆動できるようにしてあり、モータ２０の回転数が変わるタイミングで、カムモータ６０を駆動し、巻き付き角を調整する。
【０１４２】
ここで、図２５を用いて、駆動伝達装置５２における巻き付き角の制御方法の思想について説明する。図２５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。なお、駆動プーリ２１は直径２０ｍｍ、印加電圧が２００Ｖ、接触幅は１０ｍｍ、無端ベルト２３の誘電層２３ｂの体積抵抗率は１Ｅ１１Ω・ｃｍである。なお、定着ローラ４４を駆動させるのに必要な目標吸着力は、１６Ｎである。
図２５に示すように、初期の巻き付き時間が１０ｍｓｅｃの場合、目標吸着力１６Ｎを発生させるために必要な巻き付き角は１８０°である（図中の●）。
【０１４３】
このとき、定着速度が倍になると、巻き付き時間が５ｍｓｅｃとなるため、静電吸着力が低下し（図中の▲）、目標吸着力を下回ってしまう。そこで、巻き付き角を２４０°に大きくして、静電吸着力を上昇させる（図中の■）。また、消費電力はプーリとベルトの接触面積に依存するため、回転数が小さくなった場合は、巻き付き角を小さくすることが望ましい。
【０１４４】
このように、プーリの回転数が上昇しても、巻き付き角を大きくすることによって、静電吸着力の不足を防ぎ、プーリとベルトの滑りを防止することができる。さらに、プーリの回転数が低下した場合は、巻き付き角を小さくすることによって、プーリとベルトの接触面積が減り、消費電力を削減することができる。
【０１４５】
続いて、図２３および図２６を参照して、駆動伝達装置５２における巻き付き角の制御フローについて説明する。
【０１４６】
まず、ユーザが紙種の設定を行なうか、画像形成装置内の紙種検知センター（不図示）によって紙種が検知される（Ｓ３０１）と、紙種情報が定着速度指令手段４７に送られ、定着速度を標準か高速かを判定する（Ｓ３０２）。定着速度が標準の場合、モータ２０の回転数を標準に設定し（Ｓ３０３）、巻き付き角をθｓｔａｎｄになるように、モータ６０の回転角を設定する（Ｓ３０４）。定着速度が高速の場合は、モータ２０の回転数を高速に設定し（Ｓ２０５）、巻き付き角をθｆａｓｔになるように、モータ６０の回転角を設定する（Ｓ３０６）。
【０１４７】
次に、電圧印加手段２５によって、プーリに電圧が印加される（Ｓ３０７）。続いて、モータ回転数の設定信号が定着速度指令手段４７からモータ２０に送られ、モータの回転が開始する（Ｓ２０８）。その後、ＣＰＵから停止指令が出されるまで待機する（Ｓ２０９）。停止指令が出されると、モータ６０の回転を停止（Ｓ２１０）した後に、プーリへの電圧印加をＯＦＦする（Ｓ２１１）。
【０１４８】
以上説明してきたように、本実施例では、プーリの回転数に応じて巻き付き角を制御することによって、プーリの回転数上昇に伴う吸着力低下を防ぎ、プーリとベルトの滑りを防止する効果がある。さらに、プーリの回転数が小さくなった場合には、巻き付き角を小さくすることによって、消費電力を削減する効果がある。
【０１４９】
また、本実施例では定着ローラへの駆動伝達装置として説明したが、適用先はこれに限定されるものではなく、例えば実施例１で説明した中間転写ベルトや感光ドラム等、その他の駆動伝達においても好適に実施できる。あるいは実施例２の直列構成の駆動伝達装置と組み合わせて実施することも可能である。あるいは実施例３の電圧制御や、プーリの速度検知による制御と組み合わせて実施することも可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
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、６０・・・モータ
２０ａ・・・モータ軸
２１・・・駆動プーリ
２２・・・従動プーリ
２３・・・無端ベルト
２３ａ・・・金属層
２３ｂ・・・誘電層
２５・・・電圧印加手段
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ・・・導電性ブラシ
３０Ｙ、４２、４５・・・軸
４３・・・段ギヤ
４４・・・定着ローラギヤ
３４ａ、３４ｂ・・・絶縁部材
４０・・・加圧ローラ
４１・・・定着ローラ
４７・・・定着速度指令手段
４８・・・ロータリエンコーダ
５０、５１、５２・・・駆動伝達装置
６１・・・カム
６２・・・ホルダー
６３・・・テンション調整バネ
６４・・・巻き付き角調整ローラ
１００・・・画像形成装置
【図１】
2018123844.tif 000016
【図２】
2018123844.tif 000017
【図３】
2018123844.tif 000018
【図４】
2018123844.tif 000019
【図５】
2018123844.tif 000020
【図６】
2018123844.tif 000021
【図７】
2018123844.tif 000022
【図８（ａ）】
2018123844.tif 000023
【図８（ｂ）】
2018123844.tif 000024
【図８（ｃ）】
2018123844.tif 000025
【図８（ｄ）】
2018123844.tif 000026
【図９】
2018123844.tif 000027
【図１０】
2018123844.tif 000028
【図１１】
2018123844.tif 000029
【図１２（ａ）】
2018123844.tif 000030
【図１２（ｂ）】
2018123844.tif 000031
【図１２（ｃ）】
2018123844.tif 000032
【図１２（ｄ）】
2018123844.tif 000033
【図１３】
2018123844.tif 000034
【図１４】
2018123844.tif 000035
【図１５】
2018123844.tif 000036
【図１６】
2018123844.tif 000037
【図１７】
2018123844.tif 000038
【図１８】
2018123844.tif 000039
【図１９】
2018123844.tif 000040
【図２０】
2018123844.tif 000041
【図２１】
2018123844.tif 000042
【図２２】
2018123844.tif 000043
【図２３】
2018123844.tif 000044
【図２４】
2018123844.tif 000045
【図２５】
2018123844.tif 000046
【図２６】
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