(57)【要約】【課題】安定した駆動伝達性能を有する駆動伝達機構を備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】装置本体内の動力源から回転体へ、駆動力を伝達する駆動力伝達機構であって、動力源からの駆動力で回転する第１カップリング部材、回転体に連結された第２カップリング部材、第１カップリング部材と第２カップリング部材との間に挟まれる誘電体、各カップリング部材と誘電体の間に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、電圧印加により、誘電体を介し第１カップリング部材と第２カップリング部材との相対移動を規制する静電吸着力を発生させる駆動力伝達機構と、駆動力伝達機構を制御する制御部と、駆動力伝達機構の駆動力の伝達状態が第１状態か第２状態かを判断する状態判断部と、を備える画像形成装置であって、第２状態と判断された場合、制御部は、駆動伝達機構に第２状態が続くことを回避する回避動作を実行させる。【選択図】図１
2019003018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源を備えた装置本体と、
前記動力源から伝達される駆動力によって回転する回転体を備える、前記装置本体に着脱可能なカートリッジと、
前記動力源から前記回転体へ、駆動力を伝達する駆動力伝達機構であって、
前記動力源から伝達される駆動力で回転する第１カップリング部材と、
前記回転体に連結された第２カップリング部材と、
前記第１カップリング部材と前記第２カップリング部材との間に挟まれる誘電体と、
前記第１カップリング部材、前記誘電体、前記第２カップリング部材の間に電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、
前記電圧印加部の電圧印加によって、前記第１カップリング部材と前記第２カップリング部材とを前記誘電体を介して互いに吸着させる静電吸着力を発生させ、前記第１カップリング部材の回転方向における前記第１カップリング部材と前記第２カップリング部材との相対移動を規制する駆動力伝達機構と、
前記駆動力伝達機構を制御する制御部と、
前記駆動力伝達機構の駆動力の伝達状態が、前記相対移動が規制される前記静電吸着力が発生している第１状態か、前記相対移動が規制される前記静電吸着力が発生していない第２状態か、を判断する状態判断部と、
を備える画像形成装置であって、
前記状態判断部が、前記第２状態と判断した場合、前記制御部は、前記駆動力伝達機構に前記第２状態が続くことを回避する回避動作を実行させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回避動作は、前記駆動力伝達機構が駆動を停止する動作であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記回避動作は、前記電圧印加部が印加する電圧を、より大きい電圧に変更する動作であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記状態判断部は、前記電圧印加部の前記電圧印加によって前記駆動力伝達機構に発生するトルクを検知するトルク検知部を有し、前記トルク検知部が検知したトルクが所定の値に達していない場合、前記第２状態であると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記カートリッジは、前記第２カップリングから伝達される駆動力によって回転する第２の回転体をさらに備え、
前記状態判断部は、前記第２の回転体の回転状態を検知する回転検知部を有し、前記回転検知部が検知した前記回転状態が異常な場合、前記第２状態であると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記カートリッジは、トナーを収容する収容室と、前記第２の回転体として前記収容室の内部で回転するトナー攪拌部材と、を有し、
前記回転検知部は、前記トナー攪拌部材の回転状態を検知する光学センサであり、
前記状態判断部は、前記光学センサの受光部が発光部からの検知光を受光する周期に基づいて、前記回転状態が異常か否かを判断することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記状態判断部が、前記第１状態と判断した場合、前記制御部は、前記電圧印加部が前
記電圧印加する電圧を、より小さい電圧に変更することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記電圧印加部は、前記第１カップリング部材に接続された電源を有し、
前記第２カップリング部材は、前記第１カップリング部材に対してアース側にあり、
前記第１カップリング部材の前記誘電体との接合部を一方の電極、前記第２カップリング部材の前記誘電体との接合部を他方の電極として、
前記電圧印加部の電圧印加によって、前記一方の電極に静電誘導、前記誘電体に誘電分極、前記他方の電極に静電誘導がそれぞれ生じることで、前記静電吸着力が発生することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１カップリング部材、前記誘電体、前記第２カップリング部材は、それぞれ前記第１カップリング部材の回転軸に垂直な面で互いに接合されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記誘電体は、前記第１カップリング部材に固定されており、
前記電圧印加部の電圧印加によって前記誘電体に生じる誘電分極と前記第２カップリング部材の前記誘電体との接合部に生じる静電誘導とにより、前記誘電体と前記第２カップリング部材とが互いに静電吸着されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記誘電体は、前記第２カップリング部材に固定されており、
前記電圧印加部の電圧印加によって前記第１カップリング部材の前記誘電体との接合部に生じる静電誘導と前記誘電体に生じる誘電分極とにより、前記誘電体と前記第１カップリング部材とが互いに静電吸着されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記誘電体は、前記第１カップリング部材に固定された第１誘電体と、前記第２カップリング部材に固定された第２誘電体と、を含み、
前記第１誘電体と前記第２誘電体は、前記第１カップリング部材の回転軸に垂直な面で互いに接合され、
前記電圧印加部の電圧印加によって前記第１誘電体と前記第２誘電体にそれぞれ生じる誘電分極により、前記第１誘電体と前記第２誘電体とが互いに静電吸着されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記誘電体に設けられた貫通孔に挿通されるとともに、一端が前記第１カップリング部材に設けられた凹部に、他端が前記第２カップリング部材に設けられた凹部に、それぞれ嵌合される芯合せ部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記芯合せ部材は、絶縁部材であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記貫通孔は、前記芯合せ部材の外径と略同径であり、
前記凹部は、前記貫通孔よりも大きく開口するように開口部が面取りされていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記第１カップリング部材と前記誘電体との接合面、および、前記誘電体と前記第２カップリング部材との接合面は、前記第１カップリング部材の回転軸に垂直かつ内径及び外径を有する環状の面であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の画像
形成装置。
【請求項１７】
前記回転体は、記録材に転写される現像剤像を担持するための像担持体であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動力伝達機構を備えたカートリッジ、およびこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるプロセスカートリッジ方式の電子写真画像形成装置では、プロセスカートリッジに設けられた感光ドラム等の回転体に回転駆動力を供給すべく、装置本体に設けられた駆動源につらなる動力伝達部材と、感光ドラム等とを駆動力伝達可能に連結する。
特許文献１には、装置本体に設けるカップリングにねじれた凹部を設け、感光ドラムに設けるカップリングにねじれた凸部を設け、これら凹部と凸部とを嵌合させることで、感光ドラムを駆動可能とする構成が開示されている。特許文献２には、画像形成装置本体に設けられたカップリングと、感光ドラムのカップリングが嵌合した際に接続されるアース接点を設けたことにより、感光ドラム端部の回転部分でアースをとる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４０８０８２号公報
【特許文献２】特許第３８３９９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、前述のねじれた凹凸形状を嵌合させて駆動伝達するカップリング構成においては、製造誤差の観点から凹凸形状の嵌合部に隙間を設ける必要がある。このすきまが回転方向のガタ成分となり、ドラムなどの被駆動部の駆動伝達性能が悪化する場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、安定した駆動伝達性能を有する、駆動伝達機構を備えたカートリッジ、および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明における画像形成装置は、
動力源を備えた装置本体と、
前記動力源から伝達される駆動力によって回転する回転体を備える、前記装置本体に着脱可能なカートリッジと、
前記動力源から前記回転体へ、駆動力を伝達する駆動力伝達機構であって、
前記動力源から伝達される駆動力で回転する第１カップリング部材と、
前記回転体に連結された第２カップリング部材と、
前記第１カップリング部材と前記第２カップリング部材との間に挟まれる誘電体と、
前記第１カップリング部材、前記誘電体、前記第２カップリング部材の間に電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、
前記電圧印加部の電圧印加によって、前記第１カップリング部材と前記第２カップリング部材とを前記誘電体を介して互いに吸着させる静電吸着力を発生させ、前記第１カップリング部材の回転方向における前記第１カップリング部材と前記第２カップリング部材との相対移動を規制する駆動力伝達機構と、
前記駆動力伝達機構を制御する制御部と、
前記駆動力伝達機構の駆動力の伝達状態が、前記相対移動が規制される前記静電吸着力
が発生している第１状態か、前記相対移動が規制される前記静電吸着力が発生していない第２状態か、を判断する状態判断部と、
を備える画像形成装置であって、
前記状態判断部が、前記第２状態と判断した場合、前記制御部は、前記駆動力伝達機構に前記第２状態が続くことを回避する回避動作を実行させることを特徴とする
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明によれば、平面同士を吸着させ駆動伝達する事で、回転駆動のガタレスを実現し、通電劣化や環境変動による駆動伝達部材の抵抗変化に影響されることなく、安定した駆動伝達性能を有する、駆動伝達機構を備えたカートリッジ、および画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施例における、カップリング、感光ドラム、駆動装置の断面図
【図２】本実施例における、画像形成装置の装置本体及びカートリッジの断面図
【図３】本実施例における、カートリッジの断面図
【図４】本実施例における、クリーナユニットの斜視図
【図５】本実施例における、開閉扉を開いた装置本体、カートリッジの斜視図
【図６】装置本体内で、係合前のカップリング、および駆動装置の断面図
【図７】装置本体内で、係合前のカップリング、および駆動装置の断面図
【図８】結合した状態のカップリング、感光ドラム、および駆動装置の断面図
【図９】装置本体内での、係合前のカップリング、および駆動装置の断面図
【図１０】結合した状態のカップリング、感光ドラム、および駆動装置の断面図
【図１１】静電吸着力と伝達可能トルクの関係を説明する図
【図１２】静電吸着力を利用したカップリング構成の等価回路図
【図１３】静電吸着力、電流、電圧の関係を説明する図
【図１４】静電吸着力、電流、体積抵抗率の関係を説明する図
【図１５】本構成を適用可能な、制御の構成を示すブロック図
【図１６】本発明を適用可能な、制御のフローチャート
【図１７】本構成を適用可能な、検知手段の係る時間と駆動トルクの関係図
【図１８】実施例２に係る構成を示すブロック図
【図１９】実施例２に係る駆動伝達正常時の計測時間と計測パルスの関係図
【図２０】実施例２に係る駆動伝達不定時の計測時間と計測パルスの関係図
【図２１】実施例２に係るフーリエ変換後の振幅スペクトルと周波数の関係図
【図２２】実施例２に係る部材４３の回転周波数の振幅と印加バイアスの関係図
【図２３】実施例３に係る制御フローチャート
【図２４】実施例４に係る制御フローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１０】
（実施例１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、感光ドラムの回転軸線方向を長手方向とする。また、長手方向において、画像形成装置本体から感光ドラムが駆動力を受ける側を駆動側（図１において被駆動カップリング６３側）とし、その反対側を非駆動側とする。
図２および図３を用いて全体構成および画像形成プロセスについて説明する。
図２は、本発明の一実施の形態である電子写真画像形成装置の画像形成装置本体（以下、装置本体Ａと記載する）及びプロセスカートリッジ（以下、カートリッジＢと記載する）の断面図である。
図３は、カートリッジＢの断面図である。
ここで、電子写真画像形成装置の装置本体Ａとは、カートリッジＢを除いた電子写真画像形成装置部分である。
【００１１】
＜画像形成装置全体構成＞
図２において、電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置と称する）は、カートリッジＢを装置本体Ａに着脱自在とした電子写真技術を利用したレーザビームプリンタである。カートリッジＢが装置本体Ａに装着されたとき、カートリッジＢの上側に露光装置３（レーザスキャナユニット）が配置される。また、カートリッジＢの下側に画像形成対象となる記録媒体（以下、シート材Ｐと記載する）を収容したシートトレイ４が配置されている。更に、装置本体Ａには、シート材Ｐの搬送方向Ｄに沿って、ピックアップローラ５ａ、給送ローラ対５ｂ、搬送ローラ対５ｃ、転写ガイド６、転写ローラ７、搬送ガイド８、定着装置９、排出ローラ対１０、排出トレイ１１等が順次配置されている。なお、定着装置９は、加熱ローラ９ａ及び加圧ローラ９ｂにより構成されている。
【００１２】
＜カートリッジ全体の構成＞
次にカートリッジＢの全体構成について図３を用いて説明する。図３は、カートリッジＢの構成を説明する断面図である。カートリッジＢはクリーニングユニット６０と現像装置ユニット２０を合体して構成される。クリーニングユニット６０は、クリーニング枠体７１、感光ドラム６２、帯電ローラ６６およびクリーニングブレード７７等からなる。
一方、現像装置ユニット２０は、底部材２２、現像容器２３、現像ブレード４２、現像ローラ３２、マグネットローラ３４、搬送部材４３、トナーＴ、等からなる。これらクリーニングユニット６０と現像装置ユニット２０を、互いに回動可能に結合することによってカートリッジＢを構成する。
【００１３】
＜クリーニングユニットの構成＞
次にクリーニングユニット６０の構成について図１、図３〜図５、を用いて説明する。図１は、ドラムユニット６１近傍の装置本体Ａを含む断面図である。図４は、クリーニングユニット６０の構成を説明する斜視図である。クリーニングブレード７７は、板金からなる支持部材７７ａとウレタンゴム等の弾性材料からなる弾性部材７７ｂからなり、支持部材７７ａの両端をビス（不図示）で固定することで、クリーニング枠体７１に対して所定の位置に配置される。弾性部材７７ｂが感光ドラム６２と当接し、感光ドラム６２の外周面上から残留トナーを除去する。除去されたトナーはクリーニングユニット６０の廃トナー室７１ｂ（図３）に貯蔵される。
【００１４】
図４に示す様に、付勢部材７４、帯電ローラ軸受６６ｃは、クリーニング枠体７１に取り付けられる。帯電ローラ６６の軸部は、帯電ローラ軸受６６ｃにはめ込まれる。帯電ローラ６６は付勢部材７４によって、感光ドラム６２に対して付勢されるとともに、帯電ローラ軸受６６ｃによって回転可能に支持される。そして、感光ドラム６２の回転に伴って従動回転を行う。そして、不図示の電極板を給電経路として帯電ローラ６６に給電する。図１に示す様に、感光ドラム６２は、被駆動カップリングに一体に構成されたドラムフランジ機能部６３ｆ、およびフランジ６４とそれぞれ一体的に結合され、電子写真感光体ドラムユニット（以下、ドラムユニット６１と記載する）となる。この結合方法は、カシメ、接着、溶着等を用いる。前記フランジ機能部６３ｆ、およびフランジ６４は、導電性を有し、同じく導電性を有する第一の電極であるドラム軸７８が装置本体Ａのアース電極と電気的に導通している。また、フランジ機能部６３ｆには、装置本体Ａから駆動力を受け
る駆動力受け部６３ａを有している。そして、ドラムユニット６１はクリーニング枠体７１に回転可能に支持される。
【００１５】
そして、図５に示す様にクリーニングユニットには、装置本体Ａに装着された時に、装置本体に精度良く位置決めする為、ドラム軸と同芯円で位置決め部８０を構成し、また回転止め部８１を長手両端部にそれぞれ構成している。この構成により、クリーニングユニットに結合された現像ユニットを含むプロセスカートリッジＢが装置本体Ａに精度良く位置決めされる。
【００１６】
＜カートリッジ着脱＞
次に、装置本体Ａに対するカートリッジＢの着脱について、図５を用いて説明する。
図５は、カートリッジＢを着脱するために開閉扉１３を開いた装置本体Ａ、カートリッジＢの斜視図である。
【００１７】
装置本体Ａには開閉扉１３が回動可能に取り付けられている。この開閉扉１３を開くと不図示の機構により装置本体Ａに設けられた駆動カップリングが、プロセスカートリッジＢの長手退避方向に移動する。そして、装置本体Ａにはガイドレール１２が備えてあり、カートリッジＢはガイドレール１２に沿って装置本体Ａ内に装着される。
この時、前述クリーニングユニットに設けた位置決め部８０と回転止め部８１が、装置本体Ａの位置決め部（不図示）と係合することによりカートリッジＢが装置本体Ａに位置決めされる。
【００１８】
そして、開閉扉１３を閉じると、前述とは反対に駆動カップリング９０が、プロセスカートリッジＢに設けられた被駆動カップリング６３に近づく方向に移動し、カップリングの駆動伝達面同士が接合される。
そして、図１に示す様に、装置本体Ａのモータ９５により駆動される駆動カップリング９０は、必要に応じ装置本体のコントローラ（制御部）によってカートリッジＢに設けられた被駆動カップリング６３（図６）と後述する静電力により吸着される。このことにより、被駆動カップリング６３ａと結合している感光ドラム６２が装置本体Ａから駆動力を受けて回転する。
【００１９】
＜画像形成プロセス＞
次に、図２を用いて画像形成プロセスの概略を説明する。プリントスタート信号に基づいて、回転体のひとつであり、記録材に転写される現像剤像を担持する像担持体としての感光ドラム６２は矢印Ｒ方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。バイアス電圧が印加された帯電ローラ６６は、感光ドラム６２の外周面に接触し、感光ドラム６２の外周面を一様均一に帯電する。露光装置３は、画像情報に応じたレーザ光Ｌを出力する。そのレーザ光ＬはカートリッジＢの上面の露光窓部７４を通り、感光ドラム６２の外周面を走査露光する。これにより、ドラム６２の外周面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００２０】
一方、図３に示すように、現像装置としての現像装置ユニット２０において、トナー室（トナー収容室）２９内のトナーＴは、搬送部材４３の回転によって撹拌、搬送され、トナー供給室２８に送り出される。トナーＴは、マグネットローラ３４（固定磁石）の磁力により、現像ローラ３２の表面に担持される。トナーＴは、現像ブレード４２によって、摩擦帯電されつつ現像ローラ３２周面の層厚が規制される。そのトナーＴは、静電潜像に応じて感光ドラム６２へ転移され、トナー像として可視像化される。
【００２１】
また、図２に示すように、レーザ光Ｌの出力タイミングとあわせて、ピックアップローラ５ａ、給送ローラ対５ｂ、搬送ローラ対５ｃによって、装置本体Ａの下部に収納された
シート材Ｐがシートトレイ４から給送される。そして、そのシート材Ｐが転写ガイド６を経由して、感光ドラム６２と転写ローラ７との間の転写位置へ供給される。この転写位置において、トナー像は感光ドラム６２からシート材Ｐに順次転写されていく。トナー像が転写されたシート材Ｐは、感光ドラム６２から分離されて搬送ガイド８に沿って定着装置９に搬送される。
【００２２】
そしてシート材Ｐは、定着装置９を構成する加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとのニップ部を通過する。このニップ部で加圧・加熱定着処理が行われてトナー像はシート材Ｐに定着される。トナー像の定着処理を受けたシート材Ｐは、排出ローラ対１０まで搬送され、排出トレイ１１に排出される。
【００２３】
一方、図３に示すように、転写後の感光ドラム６２は、クリーニングブレード７７により外周面上の残留トナーが除去されて、再び、画像形成プロセスに使用される。感光ドラム６２から除去されたトナーはクリーニングユニット６０の廃トナー室７１ｂに貯蔵される。上記において、帯電ローラ６６、現像ローラ３２、クリーニングブレード７７が感光ドラム６２に作用するプロセス手段である。
【００２４】
＜駆動伝達カップリング＞
次に、本発明の根幹をなす、駆動伝達カップリングの構成について図１、及び図６を用いて詳細に説明する。本発明の駆動伝達カップリングは、装置本体Ａに具備される駆動カップリング９０と、カートリッジＢに具備される被駆動カップリング６３で構成される。駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３のカップリング面を互いに平面とすることで、従来の凹凸形状による駆動伝達のガタ成分が発生しない。
以下、カートリッジＢに具備される被駆動カップリング６３の構成について説明する。
【００２５】
図１及び図６に示すように、カートリッジＢに取り付けられた感光ドラム６２の長手方向一方端部にはカップリング手段としての被駆動カップリング６３が設けてある。この被駆動カップリング６３は、カップリング基材６３ａを有している。そして、ドラムカップリング基材６３ａは、直径１６ｍｍの駆動伝達機能部６３ｂと、ドラムフランジ機能部６３ｆと、を一体に設けたものである。そして、前記駆動伝達機能部６３ｂの先端面には、装置本体Ａに具備された駆動側のカップリング９０と面構成で接触する駆動伝達機能部としての第二の電極である、駆動伝達面６３ｃを感光ドラム６２の回転軸線と直行する方向に設けている。ここで、駆動伝達面６３ｃの表面粗さ（中心線平均粗さ）は、Ｒａ＝０．２μｍに設定した。なお、カップリング部材や後述の誘電体の表面粗さＲａは、例えば、ＪＩＳ表面粗さ「ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）」に基づき、表面粗さ測定器を用いて測定される中心線平均粗さにより規定することができる。ここで、表面粗さは、Ｒａ＝０．２μｍ以下であれば適宜選択可能である。
【００２６】
表面粗さが０．２を超えると、静電吸着力が減少していく。そして、駆動伝達面６３ｃの感光ドラム６２回転軸線上には、一端が駆動カップリング９０と嵌合することで、回転中心を規定する直径４ｍｍの円形ボス６３ｄを形成している。ここで、円形ボス６３ｄは、被駆動カップリング６３とは別部材であり、他端が被駆動カップリング６３の穴６３ｈに嵌合されている。穴６３ｈは、駆動伝達面６３ｃ（静電吸着部６３ｇ）及び被駆動カップリング基材６３ａの感光ドラム６２の回転軸上に直径４ｍｍの穴を設けている。さらにその入り口周囲に２ｍｍのＣ面取りを設け、その穴に別部材の円形ボス６２ｄを係合させた構成としている。前述の穴と円形ボス６３ｄの係合部は、エポキシ接着剤にて強固に固定している。ここで、カップリング基材６３ａへの円形ボス６３ｄの固定方法は、エポキシなどの接着剤に限定されることなく、ねじ込み式やローレット加工による圧入など、適宜選択可能である。
【００２７】
なお、ドラムフランジ機能部６３ｆは、感光ドラム６２の軸線方向における、駆動伝達機能部６３ｂと反対方向に嵌合部６３ｆ１を設けてある。そして、嵌合部６３ｆ１は、ドラムフランジ機能部６３ｆを感光ドラム６２に取り付ける際に、感光ドラム６２の内面に嵌合するとともに、かしめることでドラムフランジ機能部６３ｆと感光ドラム６２を固定する。ここで、ドラムフランジ機能部６３ｆの固定方法は、かしめに限定されることなく接着等、適宜選択可能である。
【００２８】
次に、各構成部材の材質について説明する。カップリング基材６３ａの材質は導電性を有するアルミニウムを用いた。しかし、カップリング基材６３ａの材質は、アルミニウムに限定されるものではない。つまり、鉄や、銅、などの金属や、導電性セラミック、またプロセスカートリッジで一般的に使用される導電性樹脂、具体的にはポリアセタール、ポリエステル、エポキシ樹脂等に前述導電剤を添加したものを用いた成型品でも構わない。目安としては、体積抵抗で１×１０１０Ωｃｍ以下である。
以上の構成、および材質を選択することで、被駆動カップリング６３は、感光ドラム６２と電気的に導通される。
また、クリーニングユニット６０の構成説明で述べたように、ドラム６２は、板バネ６４、ドラム軸７８を介して、装置本体Ａのアース電極９９と電気的に導通している。よって被駆動カップリング６３は、カートリッジＢが装置本体Ａに装着された際、装置本体Ａのアースと電気的に繋がり、駆動カップリング９０に対してアース側に位置することになる。
【００２９】
また、前述のクリーニングユニットの構成説明で述べたフランジ６４が導電性を有し、同じく導電性を有するドラム軸７８が装置本体Ａのアースと電気的に導通している。以上の構成により被駆動カップリング６３は、カートリッジＢが装置本体Ａに装着された際、ドラム軸７８を介して、装置本体Ａのアースと電気的に繋がる。
そして、円形ボス６３ｄの材質は、駆動側カップリングと電気的に絶縁関係にする為に、絶縁部材であるポリアセタールを用い、導電性を有するカップリング基材６３ａと電気的に絶縁状態で別体に構成している。ここで、円形ボスの材質においてもカップリング基材６３ａと電気的に絶縁関係を維持できるものを適宜選択すれば良く、セラミックや、ポリエステル、エポキシ樹脂等、適宜選択可能である。絶縁の目安としては、体積抵抗で１×１０１５Ωｃｍ以上である。
【００３０】
次に、装置本体Ａに具備される駆動カップリング９０の構成について説明する。
図１に示す、駆動カップリング９０は、カップリング基材９０ａを有し、静電吸着機能部９０ｇで構成される。
駆動伝達機能部９０ｂの構成は、直径１６ｍｍの円柱形状で構成している。そして、前記駆動伝達機能部９０ｂの先端面には、装置本体ＡにカートリッジＢが装着された時、カートリッジＢに具備された被駆動カップリング６３と面構成で相対する相対面９０ｆを駆動カップリング９０の回転軸と直交する方向に設けられている。さらに、カップリング基材９０の相対面の回転中心部には、被駆動カップリング６３の円形ボスと嵌合し、静電吸着機能部９０ｇと駆動伝達面６３ｂの接触をする深さで、Φ４の嵌合穴９０ｄを設けている。更に、Φ４穴の入口周辺は、２ｍｍのＣ面取り９０ｅを施している。
【００３１】
第三の電極である、静電吸着機能部９０ｇの構成は、表面粗さＲａ＝０．２μｍ、厚み１２０μｍ、中心部にΦ４の穴を開けた、外径Φ２０ｍｍの円形のシート部材で構成している。ここで、静電吸着機能部９０ｇの厚みは特に限定されるものではなく、後述する静電吸着力と必要電力に応じて適宜選択すれば良い。また、表面粗さは、Ｒａ＝０．２μｍ以下であれば適宜選択可能である。ここで、表面粗さをＲ＝ａ０．２以下に設定する理由は、表面粗さがＲａ＝０．２を超えると、静電吸着力が減少していくことにある。そして、この静電吸着機能部９０ｇは、前述嵌合穴６３ｄの周囲に設けたＣ面取りの直径と同じ
、直径８ｍｍの穴を中心に開けた導電両面テープを使用し、それぞれに設けたΦ４の穴位置を合わせ、貫通した状態でカップリング基材に固定している。ここで、前述導電両面テープに設けた穴は、前述嵌合穴の周囲に設けたＣ面取りの直径以上の大きさで有れば良く、必要接着強度にあわせて適宜選択可能である。このことで、静電吸着機能部９０ｇは、被駆動カップリング６３の駆動伝達機能部である駆動伝達面６３ｃと当接する駆動伝達機能部６３ｂの駆動伝達面９０ｃとして機能する。
【００３２】
次に、各構成部材の材質について説明する。
カップリング基材の材質は、導電性を有するアルミニウムを用いた。カップリング基材の材質は、アルミニウムに限定されるものではない。つまり、鉄や、銅、などの金属や、導電性セラミック、またプロセスカートリッジで一般的に使用される導電性樹脂、具体的にはポリアセタール、ポリエステル、エポキシ樹脂等に前述導電剤を添加したものを用いた成型品でも構わない。目安としては、体積抵抗で１×１０１０Ωｃｍ以下である。
【００３３】
次に、静電吸着機能部９０ｇの材質は、誘電体として機能する、体積抵抗１×１０１２Ωｃｍの変性ポリイミドを用いた。ここで、静電吸着機能部９０ｇとしては、体積抵抗が１×１０１０Ωｃｍ〜１×１０１４Ωｃｍの範囲で、後述する必要とする静電吸着力に応じて適宜選択すれば良い。そして、その材質もポリアセタールや、ポリフッ化ビニルデン、ウレタンゴムなど、特に限定されるものでは無く、また、体積抵抗調整の為の導電剤も、電子導電剤、イオン導電剤など、適宜選択可能である。電子導電剤としては、電子導電性を示すカーボンブラック、グラファイト；酸化錫等の酸化物；銅、銀等の金属；酸化物や金属を粒子表面に被覆して導電性を付与した導電性粒子が挙げられる。
【００３４】
また、イオン導電剤としては、イオン導電性を示す第四級アンモニウム塩、スルホン酸塩等のイオン交換性を有するイオン導電剤が挙げられる。なお、本発明で定義される誘電体とは、電流を通しにくく、電界を加えると誘電分極を発生する物質であり、導電粒子を含有した絶縁体のような、電導機構に抵抗成分と誘電成分をもつ物質もこれに含まれる。ここで、前述静電吸着機能部９０ｇ（シート部材）の体積抵抗の測定は、三菱化学アナリック  ハイレスタＵＰ  ＭＣＰ−ＨＴ４５０型、およびリングプローブ：ＵＲを用い、印加電圧１０００Ｖで測定した。
【００３５】
次に、カップリング基材９０ａと静電吸着機能部９０ｇの固定に用いた導電両面テープは、日立マクセル株式会社製の導電両面テープＮｏ.５８０５を用いた。ここで、前述カ
ップリング基材と誘電体の結合方法は、導電両面テープに限定されるものではなく、導電接着剤を使用する構成、などから、適宜選択可能である。
【００３６】
一方、駆動カップリング９０は、モータ９５の駆動力を感光体ラム６２へと伝える大ギヤ９７と、その回転軸を同じくして結合している。大ギヤ９７は、はす歯ギヤであって、このはす歯ギヤはモータ９５の軸に固定して又は一体に設けられたはす歯の小ギヤ９６と噛合っている。ここで、前述ギヤのはす歯ギヤのねじり方向は、小ギヤ９６が、大ギヤ９７を駆動した時に、大ギヤ９７が、カートリッジＢ側にスラスト力が働く方向に設定している。
【００３７】
大ギヤ９７の材質は、画像形成装置で使用される摺動グレードのポリアセタールを使用した。ここで、大ギヤの材質は、前述の駆動カップリング９０と電気的に絶縁関係にする必要がある。このことより、大ギヤの材質は、摺動グレードのポリアセタールに限定されることなく、体積抵抗の目安として、１×１０１5Ωｃｍ以上の材質であれば、適宜選択
可能である。小ギヤ９６の材質も、画像形成装置で使用される摺動グレードのポリアセタールを使用した。この材質については、体積抵抗の制限なく、必要とする寿命などの性能に基づき適宜選択可能である。
【００３８】
あるいは、大ギヤ９７の材質を駆動カップリング９０と同じ導電性を有する材質を選択し、大ギヤ９７と駆動カップリング９０とを一体的に成形する構成も可能である。この場合は、小ギヤ９６を体積抵抗の目安として、１×１０１5Ωｃｍ以上の材質を選択し、小
ギヤ９６より駆動の上流側を絶縁する。すなわち、駆動カップリング９０と駆動モータ９５の間に介在するいずれかの部品を体積抵抗１×１０１5Ωｃｍ以上の材質を選択するこ
とで、絶縁すれば良い。
【００３９】
次に、駆動カップリング９０と大ギヤ９７の結合構成について説明する。
駆動カップリング９０と大ギヤ９７の結合は、駆動カップリング９０の嵌合部にローレットを切った、圧入構成としている。ここで、駆動カップリング９０と大ギヤ９７の結合構成は、前述した圧入構成に限定されることなく、必要な駆動伝達トルクを満足する中で、接着による構成や、インサート成型など適宜選択可能である。
そして、駆動カップリング９０は、駆動カップリング９０の回転軸線方向の、カートリッジＢと反対側の端部において、装置本体に設けた給電接点９８と当接する。給電接点９８は、装置本体Ａに具備した高圧電源（不図示）と電気的に導通している。この構成により、高圧電源と駆動カップリング９０は電気的に導通された構成になっている。そして、装置本体Ａに具備された制御部としてのコントローラ１００によって、駆動カップリング９０への給電ｏｎ／ｏｆｆをコントロールする。
【００４０】
次に、装置本体ＡへのカートリッジＢ装着に伴う、駆動伝達カップリングの結合作用について説明する。
前述した構成により、装置本体Ａの開閉扉を開けると、装置本体Ａに具備された駆動カップリング９０が、その回転軸線方向において、カートリッジＢと離れる方向に移動する。
つぎに、カートリッジＢを装置本体Ａに装着する。そして、開閉扉を閉めることにより、先程退避位置に移動していた駆動カップリング９０がカートリッジＢ側に移動する。この移動により、被駆動カップリング６３に設けた円形ボスと駆動カップリング９０に設けた穴が係合し、駆動カップリング９０の回転中心が決まる。さらに、駆動カップリング９０、および被駆動カップリング６３の駆動伝達機能部としての駆動伝達面が当接する。すなわち、開閉扉の開閉に連動して、駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３の接合が行われる。
【００４１】
次に、駆動伝達カップリングによる感光ドラムの駆動作用について説明する。
まず、前述駆動伝達面における駆動伝達メカニズムについて図１及び図６を用いて説明する。本発明においては、ジョンセン・ラーベック力による静電吸着作用を前述駆動伝達面での摩擦を得る手段として利用している。ジョンセン・ラーベック力とは、誘電体（静電吸着機能部９０ｂ）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、吸着界面である誘電層最表面（駆動伝達面９０ｃ）に電荷が多量に誘起されることで発生する力である。一般的に、誘電体（静電吸着機能部９０ｇ）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。すなわち、電極（給電接点９８）に印加された電荷は、誘電層（静電吸着機能部９０ｇ）を通って誘電層最表面（駆動伝達面９０ｃ）に移動する。そして前述誘電層最表面（駆動伝達面９０ｃ）に移動した電荷の一部は被吸着基板（駆動伝達面６３ｃ）に流れつつも、この電荷に対して被吸着基板（駆動伝達面６３ｃ）が静電誘導あるいは誘電分極により帯電して静電吸着力が発生するものである。
【００４２】
ここで、以上述べたことより静電吸着力は、電極間で電流が流れる領域の広さと印加電圧に比例することがわかる。
従って、アース経路である第一の電極（ドラム軸７８）は、一点でも通電する領域が確
保されていればアースとしての機能を有する。それに対し、第二の電極（駆動伝達面６３ｃ）、および第三の電極（静電吸着機能部９０ｇ）は、その通電する面積に応じて吸着力が発揮させるところが異なることが分かる。このことより、第二の電極と第三の電極は必要とする静電吸着力に応じた接触面積が必要であり、より効果的に接触面積を確保する手段の一つとして、電極の表面粗さがある。この理由により本発明では、静電吸着力を発生させる電極面の表面粗さをＲａ＝０．２以下とした。このことにより、第二、第三の電極の通電する為の接触面積を、表面粗さがＲａ＝０．２より大きい場合に比べ、小さくできるのである。
【００４３】
次に、プリント動作に伴う、カップリングの駆動伝達作用について説明する。
前述、カートリッジ（ＣＲＧ）の着脱の項で述べた様に、カートリッジの画像形成装置本体への装着動作にともない、カップリングの駆動伝達面は接合状態にある。そして、プリント信号に伴い、装置本体Ａに具備されたコントローラにより、―１ｋＶの電圧を給電接点９８を介して、印加する。
【００４４】
このことで、カップリング基材９０ａ⇒誘電層としての静電吸着機能部９０ｇ⇒駆動伝達面９ｃ⇒駆動伝達面６３ｃ⇒カップリング基材６３ａ⇒感光ドラム６２内面の導電部⇒フランジ６４⇒ドラム軸７８⇒アース接点９８を介して、アースへと電流が流れる。
この時、前述ジョンセン・ラーベック力の発生メカニズムと照らし合わせると、電極としてのカップリング基材６３ｃに印加された電荷は、誘電層としての静電吸着機能部９０ｇを通る。そして、誘電層最表面としての静電吸着機能部９０ｇの表面である駆動伝達面９０ｃに移動する。この電荷に対し、被吸着対象としての駆動カップリングの駆動伝達面９０ｃが静電誘導あるいは、誘電分極により帯電する。このことにより、前述駆動伝達面９０ｃと駆動伝達面６３ｃの間で静電吸着力が発生する。そして、装置本体Ａに具備されたモータ９５が駆動され、小ギヤ９６を介して、大ギヤ９７が駆動される。この動作に伴い、前述静電吸着力が、駆動伝達面９０ｃと駆動伝達面６３ｃの摩擦力に変換されることで、感光ドラム６２が駆動されるのである。
【００４５】
より具体的には、本実施例の構成は、誘電体を介在させて対向する一対の対向電極間において静電吸着力を発生させる構成として、次のように説明できる。すなわち、第１カップリング部材としての駆動カップリング９０における、誘電体としての静電吸着機能部９０ｇとの接合部（相対面９０ｆ及びその近傍領域）が、上記対向電極のうちの一方の電極に対応する。また、第２カップリング部材としての被駆動カップリング６３における、静電吸着機能部９０ｇとの接合部（駆動伝達面６３ｃ及びその近傍領域）が、上記対向電極のうちの他方の電極に対応する。高圧電源９４によって駆動カップリング９０、静電吸着機能部９０ｇ、被駆動カップリング６３の間に電圧が印加されると、静電吸着機能部９０ｇの駆動伝達面９０ｃには、マイナス電荷が誘起される。これに伴い、相対する被駆動カップリング６３の駆動伝達部６３ｃには、プラス電荷が誘起される。このような電荷配置が形成されることで、駆動カップリング９０と静電吸着機能部９０ｇとの間、静電吸着機能部９０ｇと被駆動カップリング６３との間にそれぞれ静電吸着力が発生し、互いに吸着される状態となる。この静電吸着力が、動力源としてのモータ９５から駆動カップリング９０へ伝達される回転駆動力を、静電吸着機能部９０ｇを介して被駆動カップリング６３へロスなく伝達可能な程度の強さとなるように、高圧電源９４による印加電圧を調整する。本実施例において、高圧電源９４やコントローラ（制御部）１００、給電接点９８、アース接点９９等の、上記静電吸着力を発生させる電圧印加の実施に関わる構成が、本発明における電圧印加部に対応する。
【００４６】
＜伝達可能トルクと静電吸着力＞
ここで、図１１（ａ）に示したカップリング構成をもとに、静電吸着力を利用した駆動力伝達機構における伝達可能トルクと静電吸着力の関係について説明する。図１１（ａ）
に示したカップリング構成は、本実施例のカップリング構成において円形ボスによる芯合せ機構を排して簡略化した構成である。具体的には、駆動カップリング９０の駆動伝達機能部９０ｂの先端面、およびこれに対向する被駆動カップリング６３の駆動伝達機能部６３ｂの先端面が、それぞれ嵌合穴が排された円形端面となっている。また、静電吸着機能部６３ｇは、本実施例の円形ボスを挿通するための貫通孔が排されており、被駆動カップリング６３に接着固定されるとともに、駆動伝達機能部９０ｂ、６３ｂと同径に形成されている。すなわち、駆動カップリング９０の駆動伝達機能部９０ｂの先端面が駆動伝達面となっており、該駆動伝達面と静電吸着機能部６３ｇとが互いに静電吸着することで駆動力が伝達される構成となっている。
【００４７】
図１１（ｂ）は、静電吸着力と伝達可能トルクの関係を示すグラフである。静電吸着力と伝達可能トルクは次式で表される。
2019003018.tif 000003
式（１）において、Ｔ：伝達可能トルク［Ｎ・ｍ］、μ：静電吸着機能部６３ｇと駆動カップリング９０の摩擦係数、Ｄ：静電吸着機能部６３ｇの外径［ｍ］、ｐ（ｒ）：静電吸着力［Ｐａ］、ｒ：回転中心からの半径方向位置［ｍ］である。
静電吸着力が駆動伝達面内で一定である場合、式（１）は以下のように表される。
2019003018.tif 000004
式（２）を図で示すと、図１１（ｂ）に示すようになる。図１１（ｂ）は、外径Ｄを１６ｍｍ、摩擦係数μを０．３としたときの計算結果である。この図をみると、伝達可能トルクは、静電吸着力に比例して大きくなることが分かる。例えば、伝達可能トルクを０．１Ｎｍに設定したい場合は、静電吸着力としておよそ３００ｋＰａ得られればよい。
【００４８】
図１２、図１３を用いて、静電吸着力について説明する。
図１２は、図１１（ａ）に示すカップリング構成における、駆動カップリング９０の駆動伝達機能部９０ｂと、静電吸着機能部６３ｇのミクロな接触状態と、その電気的性質を示した等価回路図である。この図において、電圧印加後、十分時間が経過した後の静電吸着力は以下の式で表される。
2019003018.tif 000005
式（３）において、ε０：雰囲気中の誘電率、Ｒｇ：静電吸着機能部６３ｇと駆動伝達機能部９０ｂの接触抵抗［Ω］、Ｒｂ：静電吸着機能部６３ｇの体積抵抗［Ω］である。また、Ｖ：印加電圧、ｄ：駆動伝達機能部９０ｂと静電吸着機能部６３ｇの平均空隙距離［ｍ］である。式（３）は、静電吸着機能部６３ｇの体積抵抗Ｒｂによって静電吸着力が変化することを示しており、静電吸着力を大きくするには、静電吸着機能部６３ｇの体積抵抗率を小さくすればよいことが分かる。
【００４９】
＜体積抵抗率と静電吸着力＞
図１３は、静電吸着力とそのときに流れた電流を測定した結果である。静電吸着力の測定は、静電吸着機能部６３ｇを具備したカートリッジＢを装置本体Ａから取り出し、駆動カップリング９０に見立てたアルミ板に静電吸着機能部６３ｇを密着させて、静電吸着機能部６３ｇをアルミ板からひきはがす力を測定することで行なった。また、この予備試験には、静電吸着機能部６３ｇの体積抵抗率として１×１０１１Ωｃｍと１×１０１３Ωｃｍのものを使用し、厚みはいずれも７５μｍのものを用いた。なお、ここでの体積抵抗率は、印加電圧１００Ｖとしたときの電流値から求めたもので、中抵抗材料では一般的に、材料の温度特性や非オーミック電導機構に依り印加電圧によって体積抵抗率は変化する。
【００５０】
図１３（ａ）の静電吸着力の測定結果をみると、体積抵抗率の小さい方が静電吸着力が大きいことが分かる。これは式（３）で説明したとおりである。このように、体積抵抗率が１×１０９Ωｃｍ〜１×１０１４Ωｃｍ程度のいわゆる中抵抗領域で得られる静電吸着力をジョンセン・ラーベック力という。ジョンセン・ラーベック力は大きな力が得られる一方、リーク電流が発生するため、消費電力に注意する必要がある。実際に、図１３（ｂ）の電流測定結果をみると、体積抵抗率１×１０１１Ωｃｍでは印加電圧４００Ｖのとき、４００μＡ程度の電流が発生し、消費電力としては４００Ｖ×４００μＡ＝０．１６Ｗとなる。
【００５１】
一方、体積抵抗率を小さくし過ぎると、静電吸着力が逆に低下してしまうことが、試験結果からわかった。図１４は、静電吸着力とそのときに流れた電流を測定した結果を体積抵抗率との関係で示したものであり、図１３を用いて説明した上記予備試験と同様の試験を、印加電圧を２００Ｖとして行った結果である。図１２を用いて説明すると、体積抵抗率が大きいと、電流が流れないため、ｇａｐに蓄積される電荷量が小さくなる。そのため、電荷に依存する静電吸着力が小さくなる。すなわち、ジョンセン・ラーベック力が働かない。一方で、体積抵抗率が小さいと、表面に析出する導電カーボンが多くなり、接触抵抗Ｒｇが小さくなる。式（３）からわかるように、体積抵抗Ｒｂに対しＲｇが小さくなると、ギャップにかかる電圧Ｖｇが小さくなる。すると、静電吸着力が下がる。すなわち、静電吸着機能部６３ｇの体積抵抗率を小さくすれば、必ず静電吸着力が大きくなるかと言うと必ずしもそうではなく、静電吸着力が最も大きくなる体積抵抗率の大きさがあることが分かる。
【００５２】
本実施例では、円形ボス６３ｄを用いて駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３のそれぞれの回転中心軸を合わせる芯合せ構成（回転中心を規定する調芯機能部）を、回転中心軸近傍の領域、すなわち、円形の吸着接合面における中央部に配置している。回転軸線に垂直な円形の接合面におけるロスのない回転駆動力の伝達とは、接合面同士が周方向に互いにずれることがないこと、すなわち、回転方向における駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３との間の相対移動が規制されることである。接合面の周方向のずれの抑制において重要となるのが、接合面積が相対的に広くなる回転軸中心から離れた外周側の領域での吸着力である。式（１）に示したように、伝達可能トルクＴは、半径方向位置ｒとその位置での静電吸着力Ｐ（ｒ）との積の積分によって決まる。つまり、静電吸着機能部の半径方向内側（ｒが小）よりも、半径方向外側（ｒが大）の静電吸着力が伝達可能トルクに大きく寄与する。したがって、外周側の領域において十分な吸着力を確保できれば、回転軸中心に近い領域では吸着力を働かせなくても、ロスのない回転駆動力の伝達が可能となる。本実施例では、駆動カップリング９０、被駆動カップリング６３、静電吸着機能部９０ｇの静電吸着接合面を、内径及び外径を有する環状の面とし、該接合面の内側の回転中心部に芯合せ構成を配置している。さらに、芯合せ部材である円形ボス６３ｄを絶縁部材で構成し、各カップリングの嵌合穴の開口部に面取りを施している。またさらに、静電吸着機能部９０ｇの内径及び外径を、各カップリングとの接合領域（接合面）に対して内径側及び外径側にそれぞれ拡張した構成としている。すなわち、静電吸着機
能部９０ｇにおける、各カップリングとの対向面の外径が、各カップリングとの接合領域（接合面）の外径よりも大きく、各カップリングとの対向面の内径が、各カップリングとの接合領域（接合面）の内径よりも小さい構成としている。また、静電吸着機能部９０ｇは、環状の接合面の内径側で円形ボス６３と接触するように、貫通孔の内径が円形ボス６３の外径と略同径とされている。これにより、駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３の確実な芯合せと、リークのない安定した静電吸着力の発生が可能となり、ロスのない駆動力伝達を実現することができる。
【００５３】
実際には、−１ｋＶの電圧を印加することで、約１７０μＡの電流が流れるとともに、約１ｋｇｆｃｍの駆動伝達トルクを得られた。ここで、駆動カップリング基材９０ａと被駆動カップリング基材６３ａにおいて、円形ボスの嵌合周辺に２ｍｍのＣ面取りと円形ボス６３ｄと同寸法の内径を有する静電吸着機能部９０ｇを構成したこと。および静電吸着機能部９０ｇの外形をカップリング基材の外形より４ｍｍ大きくしたこと。このことにより、静電吸着機能部９０ｇを介した駆動カップリング基材９０ａとカップリング基材６３ａの沿面距離は、実質４ｍｍとなる。このことにより、静電吸着面を介したカップリング基材９０ａとカップリング基材６３ａ間の沿面距離を部材間でリークが発生しない距離に保つことでリークを防止している。また、部材が絶縁性を維持することが出来る電圧を越えてバイアスを印加すると絶縁破壊が起こり、吸着力が得られなくなる。従って静電吸着力を得る為の電圧は、静電吸着機能部９０ｇの絶縁耐圧以下で設定する。
【００５４】
（変形例）
図７〜図１０を参照して、本実施例の変形例について説明する。本実施例は、誘電層としての静電吸着機能部６３ｇを被駆動カップリング６３に配置した構成となっているが、かかる構成に限定されるものではない。
【００５５】
図７は、本実施例の変形例１にかかる駆動力伝達機構の模式的断面図であって、駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３とが連結される前の状態を示した図である。図８は、本実施例の変形例１にかかる駆動力伝達機構の模式的断面図であって、駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３とが連結された状態を示した図である。
図７、図８に示すように、誘電層としての静電吸着機能部を、被駆動側カップリング６３側の静電吸着機能部６３ｇ（第２誘電体）と駆動カップリング９０側の静電吸着機能部９０ｇ（第１誘電体）とに分割して配置した構成としてもよい。静電吸着機能部６３ｇは、Φ４の貫通孔を有し、カップリング基材６３ａの相対面６３ｉに、上記貫通孔とΦ４の嵌合穴６３ｈとを位置合わせして、上述の導電両面テープ等により固定される。同様に、静電吸着機能部９０ｇも、Φ４の貫通孔を有し、カップリング基材９０ａの相対面９０ｆに、上記貫通孔とΦ４の嵌合穴９０ｄとを位置合わせして、上述の導電両面テープ等により固定される。電圧を印加すると各静電吸着機能部６３ｇ、９０ｇそれぞれにおいて誘電分極が発生し、静電吸着機能部６３ｇの駆動伝達面６３ｃと、静電吸着機能部９０ｇの駆動伝達面９０ｃとが互いに静電吸着される。これにより、駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３とが連結される。
【００５６】
図９は、本実施例の変形例２にかかる駆動力伝達機構の模式的断面図であって、駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３とが連結される前の状態を示した図である。図１０は、本実施例の変形例１にかかる駆動力伝達機構の模式的断面図であって、駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３とが連結された状態を示した図である。
図９、図１０に示すように、静電吸着機能部を、駆動カップリング９０ではなく、被駆動カップリング６３に配置しても構わない。静電吸着機能部６３ｇは、Φ４の貫通孔を有し、カップリング基材６３ａの相対面６３ｉに、上記貫通孔とΦ４の嵌合穴６３ｈとを位置合わせして、上述の導電両面テープ等により固定される。上述したように、電圧を印加すると静電吸着機能部６３ｇにおいて誘電分極が発生し、静電吸着機能部６３ｇの駆動伝
達面６３ｃと、駆動カップリング９０の駆動伝達面９０ｃとが互いに静電吸着される。これにより、駆動カップリング９０と被駆動カップリング６３とが連結される。
【００５７】
次に、装置本体Ａの駆動伝達面９０ｃからの駆動がカートリッジＢの被駆動伝達面６３ｃに伝達しているかどうかを検知し、駆動伝達状態を判断する手段について説明する。先述したとおり、本実施例のカップリング部の画像形成装置では、駆動伝達のガタを無くすため、吸着面を平面にしている。本実施例は、上述の様な構成の駆動カップリングにおいて、吸着力が低下して吸着面同士が滑ることで空回りが発生する事を防止し、駆動カップリングの駆動伝達面の摩耗を抑制するためのものである。
【００５８】
図１５は本実施例のブロック図であり、画像形成装置内に記録部１００、電源部１０３、制御部１０６、駆動伝達検知部１０２を備え、吸着部１０５で装置本体ＡとカートリッジＢがカップリングを介して締結している。また、図１６は吸着面が滑ることで空回りすることによる駆動面伝達面の摩耗を抑制するための一連の流れを説明するフローチャートである。プリント動作の開始が命令されたとき、駆動伝達状態判断部としての判断部１０１は、記録部１００から駆動力伝達機構の駆動状態を判断するための閾値を参照する（Ｓ１）。ここで、駆動力伝達機構の駆動状態の判断とは、駆動力伝達機構による駆動力伝達状態が、各カップリング間の相対移動が規制される静電吸着力が発生している状態か、上記相対移動が規制される静電吸着力が発生していない状態か、の判断となる。上記相対移動が規制される静電吸着力が発生している場合には、正常な駆動伝達状態（第１状態）と判断し、発生していない場合には、異常な駆動伝達状態（第２状態）と判断する。異常な駆動伝達状態と判断される場合には、制御部１０６は、異常な伝達状態が続くことを回避する回避動作を駆動力伝達機構に実行させる。
【００５９】
次に、電源部１０３は制御部１０６より記録部１００から指定された印加バイアス値を吸着部１０５へ印加する（Ｓ２）。次に制御部１０６により電源部から駆動部へ電圧印加することで、駆動部１０４が駆動開始する（Ｓ３）。して、図１５の駆動伝達検知部１０２は駆動状態を検知し（Ｓ４）、検知結果を判断部１０１へ送る。図１５の判断部１０１では、駆動伝達検知部１０２における検知結果と記録部１００から参照した閾値を比較し、駆動伝達状態を判断する（Ｓ５）。
【００６０】
図１７は検知部にトルク検知部としてトルクセンサを用い、トルクを検知結果として駆動状態を判断する場合の概念図である。駆動トルクは例えば図１中のモータ９５と小ギア９６の間に回転トルクメータ（ユニパルス（株）製ＵＴＭＩＩなど）を取り付けることで計測することができる。もしくは、ドラムユニット６１に２点測定箇所を設けて、その２点間のねじれによって生じる位相差を測定することでトルクを計測してもよい。プロセスカートリッジと画像形成装置が締結し駆動伝達されている時、ドラムや現像ローラを駆動するための負荷がトルクとして検知される。一方で、締結が不十分で正常に駆動伝達していない時、カートリッジＢからの負荷を装置本体Ａ側の吸着部は受けないため、トルクセンサにより検出されるトルクの値はプロセスカートリッジと画像形成装置が締結し駆動伝達されている際に比較して小さくなる。判断の結果、駆動伝達がされている（正常な伝達状態）と判断できれば駆動を継続する（Ｓ６）。また、駆動伝達がされていない（異常な伝達状態）と判断された場合は、回避動作として、駆動カップリング９０、静電吸着機能部９０ｇ、被駆動カップリング６３の間に電圧を印加するのをやめることにより、駆動力伝達機構の駆動を停止する（Ｓ７）。なお、駆動源であるモータ９５を停止することにより、駆動を停止してもよい。
【００６１】
本実施例では、検知したトルクが予め定めた閾値より小さい場合、駆動伝達状態ではないと判断し、駆動を停止することで吸着部の空回りを防止する。上記で述べたトルクの大小は、画像形成装置とプロセスカートリッジに固有の値であり、（１）駆動伝達状態から
駆動伝達状態でなくなる際のトルク値を、トルクの値に対して所望の閾値を決めてやればよい。本実施例では、停止状態のトルクが０Ｎｃｍ、駆動伝達状態時の平均トルクが約１．０Ｎｃｍだったため、閾値を駆動伝達状態時のトルクより低い０．８Ｎｃｍとした。
また、上述の（１）の状態は環境条件や吸着部の使用履歴によって変化するが、各々の特性に合わせ閾値を適宜設定すれば良い。
【００６２】
以上説明した構成・作用により、駆動カップリングのガタレスが達成可能になる。また、カップリング部で締結力不十分による空回りを防止し、カップリング部や吸着面の摩耗を抑制する。その結果、永きに亘って安定した駆動伝達が可能になる。
ここで、所望の駆動伝達力を得る為には、前述静電吸着機能部９０ｇとしての誘電体の面積、および誘電体に印加する電圧を適宜選択することで対応可能であることはいうまでもない。
【００６３】
なお、本実施例においては、クリーナユニットと現像ユニットを一体に構成したプロセスカートリッジについて記載した。しかし、クリーナユニット、現像ユニットがそれぞれ独立してクリーナカートリッジ、または現像カートリッジとして、装置本体に着脱可能な構成においても適用可能なことはいうまでもない。
また、本構成は、前述クリーナブレードを廃止したクリーナレスプロセスにおいてより効果的である。また、現像ユニットの駆動カップリングにも好適に適用可能である。また、多色画像形成プロセスにおいても好適に適用可能である。
また、カップリングに印加する電圧のＯＮ・ＯＦＦによる静電吸着作用のＯＮ・ＯＦＦ作用を利用して、電気クラッチとしても好適に適用可能である。
本実施例に記載されている構成部品の機能、材質、形状その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００６４】
（実施例２）
本実施例は図１８で示した通り、駆動検知部２０２を装置本体ＡではなくカートリッジＢに備えることが特徴である。本実施例での制御は、吸着面が平面のため、吸着力不足時に滑ることで空回りする事を防止し、駆動カップリングの駆動伝達面の摩耗を抑制するためのものである。
【００６５】
本実施例では図３の搬送部材４３の回転周期を読み取ることで駆動伝達手段を判断する例を示す。すなわち、駆動力伝達機構によって伝達される駆動力によって回転する第２の回転体としての攪拌部材４３の回転状態を検知することで、駆動力伝達機構の駆動伝達状態が正常か異常かを判断する。搬送部材４３の回転周期を読み取る手段（回転検知部）としては、光学センサを使ったトナー残量検知（特許２８２０６９５）がある。光学センサを使ったトナー残検技術は、トナー容器内部の搬送部材（トナー攪拌部材）が回転する部位に光透過性の透明部材を備えている。そして、発光部から発せられた透明部材を透過する検知光を受光部で検知することにより（受光部の検知光受光周期から）トナー残量を検知する技術である。厳密に言えば、光学式残検は搬送部材の回転周期に応じて、トナーが発光部から受光部までの光路を遮蔽する時間の大小を計測する事により、トナー残量の検知を行う技術。トナーが光を遮蔽する周期を読み取る事で、搬送部材の回転周期を推測する事が出来、この実施例はこの技術を駆動状態の把握に利用したものである。
【００６６】
印加電圧が十分であり、駆動伝達が正常に行われているとき、光学経路を使ったトナー残量検知では、搬送部材４３の回転周期Ｔに従い図１９に示すようなパルスを得ることができる。搬送部材４３への駆動伝達が正常でない時は図１９で示した周期的なパルスは得られない。また、駆動伝達が正常に伝わる直前（以下、不定形）は図２０（のように、回転周期Ｔに従わないパルスが測定される。つまり、図１９、２０で示したように光学残検のパルス周期から、駆動状態を判断すればよい。本実施例では、光学残検のパルス周期を
判断するためにフーリエ変換した場合の例を図２１に示す。実線は搬送部材の回転周期Ｔに従う場合、点線は不定形をプロットしたものである。
【００６７】
図１９の様に回転周期Ｔに従う波形を解析した場合、撹拌周期Ｔに従う周波数でピークをもつ。一方で、図２０で示した不定形の場合は回転周期Ｔに従う周波数を得ることが出来ない。すなわち、フーリエ変換したとき回転周期Ｔに従う周波数に着目し、その振幅を観測することで駆動状態を判断することが原理的に可能となる。図２１では振幅の高さを計測したが、振幅の積分強度を算出する等、同等の解析手段であって構わない。
【００６８】
実施例１で説明したように、カップリング部における締結力は電極間で電流が流れる領域の広さと印加電圧に比例する。図２２は領域の広さは一定とし、観測した印加電圧と振幅の関係を示したものである。図２２で示した閾値より、想定される搬送部材４３の回転周期の周波数の振幅が閾値より大きくなったときを駆動伝達正常と判断すればよい。ここで閾値の設定は検知で取り出すパルスの数やパルスの形状に依存するため、システムごとに適切に設定してやればよい。また、本実施例では検知手段に光を使ったトナー残量検知から出力されるパルスを用いたが、これに限るものではなく、プロセスカートリッジ内から駆動状態を把握する手段であれば、光を使ったトナー残量検知手段に限定されることはない。
【００６９】
本実施例の結果、駆動検知部２０２をカートリッジＢに備えても、実施例１と同じ効果が得られる。また、実施例１で示したトルクセンサの様に高額な検知手段ではなく、プロセスカートリッジで出力される他の信号を読み取り駆動伝達検知手段に代替することでコストダウンが可能となる。
【００７０】
（実施例３）
実施例３では、実施例１に対して、空回りを防止し検知するだけでなく、空回りしないために必要な締結力を達成する印加バイアスを決定することが特徴である。本実施例は構成の上では実施例１と同じであるが、印加バイアスを決定する制御が異なる。
【００７１】
本実施例の制御の流れについて図２３を用いて説明する。観測結果と閾値を比較し駆動伝達状態かを判断する（Ｓ１２）までの（Ｓ８〜１１）は実施例１の（Ｓ１〜Ｓ４）と同じ流れである。ここ（Ｓ１２）で、判断部１０１が駆動伝達状態ではないと判断した場合は、制御部１０６は印加電圧を調整する。実施例１で説明したように、カップリング部における締結力が電極間で電流が流れる領域の広さと印加電圧に比例するため、本実施例では、制御部は印加電圧をΔＶ［Ｖ］分増加し、カップリング部における締結力を増加させる（Ｓ１３）。本実施例ではΔＶを４０Ｖとした。ΔＶ［Ｖ］増加後、再度駆動検知、判断を行う（Ｓ１１、Ｓ１２）。判断部１０１が、駆動伝達状態であると判断するまで同様の動作を繰り返し行い、カップリング部の印加電圧を決定する（Ｓ１４）。
【００７２】
本実施例では印加電圧を制御したが、上述の制御は電流値を制御する構成でも同様に適用できる。本実施例の制御を行うことで、吸着部の誘電層が使用環境や使用状況によって通電特性が変わった際にも、吸着力が低下して吸着面同士が滑ることで空回りが発生する事を防止できる。また、駆動カップリングの駆動伝達面の摩耗を抑制するだけでなく、画像形成中に駆動伝達状態を保つ印加バイアスを決定することで、安定した画像形成を可能にする。上記ΔＶについては吸着部の部材の体積抵抗や使用環境に依存して印加電圧に対する通電特性が変わるため、あらかじめ実験をすることで適切なΔＶを設定してもよい。また、ΔＶ量は大きければ制御の総時間を減らすことができ、小さければ精度を上げることができ、目的に応じてステップ量を適宜決めて良い。
【００７３】
（実施例４）
本実施例は、実施例３に対して、印加バイアスが過剰に高くなるのを抑制し、通電劣化を抑制可能な印加バイアスを決定することが特徴である。本実施例では、実施例１と構成の上では同じだが、制御の方法が異なる。
【００７４】
本実施例の制御の流れを図２４を用いて説明する。通電劣化とはゴムなど導電性樹脂に長時間直流電流を流し続けた結果、電気抵抗などの電気特性が変化することであり、過剰なバイアスが印加され続けると、通電劣化が助長され、十分な吸着力が得ることが難しくなり、望ましくない。そのため、駆動に必要な吸着力を得られるバイアスを印加しつつも、過剰なバイアス印加を避ける必要がある。
【００７５】
本実施例の制御の流れを図２４を用いて説明する。観測結果と閾値を比較し駆動伝達状態かを判断する（Ｓ１９）まで（Ｓ１５〜１８）は実施例１の（Ｓ１〜Ｓ４）と同じ流れである。ここ（Ｓ１９）で、判断部１０１が駆動伝達状態だと判断した場合は、制御部１０６は印加電圧をΔＶ［Ｖ］分減少する（Ｓ２０）。本実施例ではΔＶを４０Ｖとした。印加電圧をΔＶ［Ｖ］減少した後、再度駆動検知、判断を行う（Ｓ１８、Ｓ１９）。判断部１０１が駆動伝達状態でないと判断するまで、制御部１０６が同様の動作を繰り返し行うことで、駆動伝達状態ではない最大の印加電圧Ｖｍａｘが誤差ΔＶ［Ｖ］の幅で決定される。本実施例では、Ｖｍａｘは８５０Ｖであった。制御部は、駆動伝達状態であり、かつ最小の印加バイアスとなるように、印加バイアスをＶｍａｘに対してΔＶ［Ｖ］増加した値で決定する（Ｓ２１）。すなわち、駆動力伝達機構の正常な伝達状態が維持できる範囲で、印加電圧の大きさをできる限り小さい値に設定する。つまり、本実施例では、８９０［Ｖ］（８５０［Ｖ］＋４０［Ｖ］）が印加バイアスとして決定される。本実施例の結果、実施例１の効果に加え、過剰なバイアスを吸着部に印加することを抑制することで、通電劣化を抑制することが可能となる。
【００７６】
上記ΔＶについては吸着部の部材の体積抵抗や使用環境に依存して印加電圧に対する電流感度が変わるため、あらかじめ実験をすることで適切なΔＶを設定してもよい。また、ΔＶ量は大きければ制御の総時間を減らすことができ、小さければ精度を上げることができ、目的に応じてステップ量を適宜決めて良い。本実施例では印加電圧を制御したが、上述の制御は電流を制御する構成でも同様に適用できる。また、実施例１、実施例２で述べた駆動検知の方法に限らず本実施例のアルゴリズムは有効である。
【符号の説明】
【００７７】
６２…ドラム（感光ドラム）、６３…被駆動カップリング、９０…駆動カップリング、９０ｇ…静電吸着機能部、９５…モータ、１０１…判断部、１０６…制御部、２０１…判断部、２０６…制御部、Ａ…装置本体、Ｂ…カートリッジ
【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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