JP4157663B2 - ベルト状構造体表面へのスケール形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法、より詳細には、電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置に使用される感光体ベルト，転写ベルト，紙搬送ベルト等のベルト状構造体の位置検出，位置制御，フィードバック制御等に利用される光学式センサ（エンコーダ）に対応可能なベルト状構造体表面のスケールの作成方法に関し、リニアエンコーダやロータリエンコーダ用のスケール，ベルト状搬送装置の位置制御用のスケール，ロボットアーム等の位置検出用のスケール，フレキシブルなリニアセンサ用のスケール等の作成に応用可能なベルト状構造体表面へのスケール形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術において、複写機に用いられる二次転写ベルト等のベルト状構造体（以下、ベルト）の表面の移動量の計測は、ベルトの表面と接触して回転する回転体の回転軸の回転角度から算出される場合がほとんどであった。
しかし、回転軸からベルトの移動量を算出する方法では、回転体の加工精度や取り付け精度により、回転体の楕円形状による計測誤差や偏心による計測誤差が存在してしまい、特に、ミクロンオーダでの制御を必要とするカラー複写機やカラーコピー機の位置制御においては、そのような計測誤差が大きな問題となっていた。また、これら回転軸では、ベルトと回転体との間に滑りが発生する可能性もあり、そのような場合の位置制御ができなかった。
【０００３】
そのような問題を解決するためには、ベルト表面の移動量を直接検出することが望ましく、その移動に対応して変化するベルトにスケールを作成することが望まれていた。しかし、一般に、ベルトは柔軟性のある弾性体で構成されているため、ベルトの表面にスケールを直接作成することは困難であった。ベルト状構造体の表面にスケールを作成するための一例として、スケールのついた材料をベルトの表面に張り付けることが考えられる。しかし、このスケールが作成された材料も、ベルトと同様に弾性変化する必要があり、その作成は困難であった。柔軟性のある材料へのスケールの作成方法としては、硬度の高い型を柔軟性を有する材料に押し付けることによってその柔軟性のある材料を変形させて作る方法や、インク等によってスケール状に直接印刷する手法が実現されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような型押し付けによる手法は、ベルトそのものが変形を起こす可能性があり、比較的硬い材料にしか適用できず、また、加工精度が悪いため、ミクロンオーダの加工精度での作成は困難であった。さらに、光学式センサでは、反射率の差を有するスケールを作成する必要があるが、型押し付けによる手法では、その反射率の差を大きくすることは困難であった。
【０００５】
一方、上述のような印刷によるスケール作成方法では、ベルトの全面に渡って印刷することが困難であり、“押し付け”や“こすり”によって材料表面の位置がずれる可能性があった。また、印刷による方法では、１００ミクロン以下程度のピッチでのスケール作成は困難であり、さらに、作成精度が悪く、光学式センサにおける反射膜のリードエラーを起こす可能性があった。
【０００６】
また、これらベルトの周面にスケールを作成する場合、スケールの設置場所がベルト周面の中央であり、構造上、スケール作成のための余分な領域を設ける必要があった。さらに、ベルトの表面付近にスケール信号を読み出すセンサを設置する必要があり、他のドラムやベルト，ブレード等の制限から、センサの設置場所に問題があった。
【０００７】
本発明は、上述のような実情を考慮してなされたもので、ベルト状構造体の表面に精度の良い光反射型スケールを容易に作成することが可能なベルト状構造体表面へのスケール形成方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、 画像形成装置において移動可能な潜像担持面や画像転写面あるいは転写材搬送面として用いられるベルトを対象とするベルト状構造体の側面に形成されて、該ベルト状構造体の位置検出に用いるスケールの形成方法であって、前記ベルト状構造体の側面の一部に光を反射する光反射部材を設け、前記ベルト状構造体の内周面を１つのドラムの胴面に接触させて固定配置し、該ドラムの回転を制御しながら該ドラム胴面上のベルト状構造体の前記光反射部材にレーザ光を照射して該光反射部材の一部を選択的に除去することにより、前記ベルト状構造体の側面に該ベルト状構造体の周方向に所定の間隔を有する光反射スケールを形成することを特徴としたものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、画像形成装置において移動可能な潜像担持面や画像転写面あるいは転写材搬送面として用いられるベルトを対象とするベルト状構造体の側面に形成されて、該ベルト状構造体の位置検出に用いるスケールの形成方法であって、前記ベルト状構造体の側面の一部に光を反射する光反射部材を設け、前記ベルト状構造体の内周面を少なくとも２つのドラムの胴面に接触させて掛架配置し、該ドラムの回転を制御しながら該２つのドラム間のベルト状構造体の前記光反射部材にレーザ光を照射して該光反射部材の一部を選択的に除去することにより、前記ベルト状構造体の側面に該ベルト状構造体の周方向に所定の間隔を有する光反射スケールを形成することを特徴としたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記レーザ光の伝送を、少なくとも１つの光ファイバーによって行うことを特徴としたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記レーザ光の出力を、前記ベルト状構造体の移動量に対応して生成される信号によって制御することを特徴としたものである。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記ベルトを回転させる前記ドラムの駆動軸には、点対称パタンが形成されたフォトマスクが設置されており、該駆動軸の回転とともに、点対称パタンの中心を回転の中心として前記フォトマスクも回転するように配置されていて、前記フォトマスクを前記ベルト状構造体の移動に同期して移動させ、前記レーザ光の照射を、前記フォトマスクを通して行なうことを特徴としたものである。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかの発明において、前記ベルト状構造体の蛇行防止のための、より止めガイド側面に前記光反射部材を設け、該光反射部材が設けられた、より止めガイドを前記ベルト状構造体の側端部に設けることを特徴としたものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の一実施例を説明するための要部構成図である。
レーザ装置１から発振されたレーザ光が、フォトマスク２や投影レンズ３、反射ミラー４等の光学系によって整形，伝送され、ドラム７の胴面上のベルト５の曲線部分において、ベルト５の側面上に付加された反射膜６上に照射される。このベルト５は、ドラム７および駆動軸７ａを含む回転制御機構によって保持されており、駆動軸７ａを回転させるモータ８によって表面が移動する。高精度に位置決めをする場合には、駆動軸７ａにロータリエンコーダ等を設置して位置制御を行う。レーザ光の照射位置を調整しながら、レーザ光照射を制御することにより、ベルト５上の任意の位置にレーザパタンを照射することが可能となる。ベルト５の表面移動（ドラム７の回転）とレーザ照射を繰り返し行なうことにより、ベルト５の側面の周方向の全域に渡って所定の間隔を有するスケール９を作成することができる。
【００２６】
請求項１の発明では、ベルト５の側面の一部に、反射膜材料６を粘着材料等によって設置するか、または、蒸着やスパッタ法等によって反射層（膜）６を直接形成するか、あるいは、反射膜６を形成した構造物をベルト５の側面に設け、このベルト５を１つのドラム７によって保持する。次に、このドラム７の胴面上のベルト側面の反射膜６の一部にレーザ光を選択的に照射し、レーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって反射膜６の一部を除去する。次に、ベルト５を保持するドラム７を、その位置を制御しながら回転させ、同様のレーザ光を照射することによって異なる部分の反射膜６を除去する。これを繰り返し行ない、連続的に反射膜６を除去することにより、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールをベルト５の側面に作成することが可能となる。このとき、ベルト５を保持するドラム７の位置を調整することによって各種のベルト長（ベルト幅）への対応が可能となる。また、レーザ照射形状をマスクやレンズ等によって変え、ドラム７の胴面の移動量（回転量）を制御することにより、様々な形状やピッチのスケールを作成することが可能であり、直接、ベルト５の側面へのスケール形成が可能となる。
【００２７】
図２は、本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
レーザ装置１から発振されたレーザ光が、フォトマスク２や投影レンズ３，反射ミラー４等の光学系によって整形，伝送され、ベルト５の側面上に付加された反射膜６上に照射される。このベルト５は、ドラム７および駆動軸７ａを含む回転制御機構と、ドラム（回転ローラ）１０やテンションを一定にするためのテンションローラ１１とによって保持されている。駆動軸７ａを回転させるモータ８の回転によってベルト５の移動量が決定される。高精度に位置決めする場合には、駆動軸７ａにロータリエンコーダ等を設置して位置制御を行う。レーザ光の照射位置を調整しながら、レーザ光の照射を制御することにより、任意の位置にレーザパタンを照射することが可能となる。２つのドラム７，１０の中間におけるベルト５の平坦な部分（直線部分）において、レーザ光照射を行うことにより、変化の少ない平行なパタンの形成が可能となる。ベルト５の移動とレーザ照射を繰り返し行なうことにより、ベルト５の側面の周方向の全域に渡って所定の間隔を有するスケール９を作成することができる。
【００２８】
請求項２の発明では、請求項１の発明と同様に、ベルト５の側面の一部に、反射膜材料６を粘着材料等によって設置するか、または、蒸着やスパッタ法等によって反射層６を直接形成するか、あるいは、反射層６を形成した構造物をベルト５の側面に設け、このベルト５を２つの以上のドラム７，１０およびテンションローラ１１等によって保持する。次に、ドラム７，１０の間のベルト５の直線部分において、このベルト側面の反射膜６の一部にレーザ光を選択的に照射し、レーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって反射膜６の一部を除去する。次に、ベルト５の位置を制御しながらドラム７を回転させ、同様にレーザ光を照射することによって異なる部分の反射膜６を除去する。これを繰り返し行ない、連続的に反射膜６を除去することにより、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールをベルト５の側面に作成することが可能となる。このとき、レーザ照射形状をマスクやレンズ等によって変え、回転体表面の移動量を制御することにより、様々な形状やピッチのスケールが作成可能であり、直接、ベルト５の側面へのスケール形成が可能となる。
【００２９】
図３は、本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
レーザ装置１から発振されたレーザ光が、光ファイバー１２によって伝送され、ベルト５の側面上に付加された反射膜６上に照射される。光ファイバー１２として、分岐ファイバーを用いることによって複数の箇所への同時照射が可能となる。スケール９の形状を制御する場合は、光ファイバー１２の出射側に、例えば、フォトマスクや投影レンズ等を配置する。ベルト５の移動は、ドラム７の駆動軸７ａを回転させるモータ８等によって行う。光ファイバー１２の分岐によって、エネルギーが伝送されるため、簡単な構成によるスケール９の一括加工が可能となり、回転領域を少なくする（駆動軸７ａの回転角度を小さくする）ことが可能である。
【００３０】
請求項３の発明では、レーザ光の伝送を光ファイバー１２によって行うことにより、装置や光学系配置のためのスペースをコンパクトにすることができ、さらに、バンドルファイバー等を用いることによってレーザ光の分岐ができ、一度に大面積の加工が可能となる。また、光ファイバーの場合、レーザ光の照射位置調整が容易であり、メンテナンスの時間が短縮される。
【００３１】
図４は、本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
レーザ装置１から発振されたレーザ光が、フォトマスク２や投影レンズ３等の光学系によって整形，伝送され、ベルト５の側面上に付加された反射膜６上に照射される。ベルト５を移動するドラム７の駆動軸７ａには、駆動軸７ａを回転させるためのモータ８とロータリーエンコーダ１３とが設置されており、回転位置に応じてロータリーエンコーダ１３から電気信号が出力される。これをレーザ照射コントローラ１４のトリガーとして入力し、レーザ光の出力をこのトリガーによって行うことにより、駆動軸７ａの一回転あたりのロータリーエンコーダ１３のパルスと同一回数のレーザ光がベルト５の移動に同期して出力される。これにより、モータ８を任意に回転させることによってベルト５の側面に等ピッチでスケールを作成することができる。
【００３２】
請求項４の発明では、ベルト５の移動量に同期して出力信号を発生する手段、例えば、ロータリーエンコーダ１３を駆動軸７ａと同軸に設け、この出力信号に同期させてレーザ光を照射するか、あるいは、レーザ照射形状を変化させることにより、ベルト５の移動に同期してベルト５の側面にスケールを形成することが可能となる。これにより、ベルト５の移動に対する高精度の移動手段の設置や移動制御を行うことなく、スケールの形成が可能となる。また、駆動軸７ａの回転によってスケールが作成されるため、高速回転時や速度が変動する回転時でも、同一精度でのスケール作成が可能となる。さらに、ロータリーエンコーダ１３の信号の電気的処理やエンコーダスケールを交換することにより、容易にスケールピッチを変更することが可能となる。
【００３３】
図５は、本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
レーザ装置１から発振されたレーザ光が、投影レンズ３等の光学系によって整形，伝送され、ベルト５の側面上に付加された反射膜６上に照射される。ベルト５を回転させるドラム７の駆動軸７ａには、点対称パタンが形成されたフォトマスク１５が設置されており、駆動軸７ａの回転とともに、点対称パタンの中心を回転の中心としてフォトマスク１５も回転するように配置されている。この状態で、投影レンズ３による投影像をフォトマスク１５と一対一にし、レーザ照射を連続的に行いながら、ベルト５を回転，移動させることにより、ベルト５の側面にフォトマスクの像が転写されて、スケールが形成される。この回転は、位置決めをする必要がなく、レーザ照射繰り返し速度が遅いことによる加工領域の欠如がない程度の速度以下で任意に設定することが可能である。
【００３４】
請求項５の発明では、ドラム７の駆動軸７ａにマスク１５を設置し、このマスク像をレーザ光によって投影することにより、マスク像のパタンをベルト５の側面に形成することが可能となる。フォトマスク１５の像が転写されるため、スケールに位相情報を加えるなどにより、様々な形状のスケールを作成することが可能で、変更も容易となる。このとき、ドラム７の回転と同期して転写位置が変化するため、ドラム７の精密な駆動や高精度な位置合わせの必要がない。また、２つ以上の駆動軸でベルトを駆動する場合に比べ、小径の軸上にマスクを設置することにより、より小さく、安価なマスクの使用が可能となる。
【００３５】
図６は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図である。ベルト５の裏面の一側端部に接着剤１６によってベルト５の蛇行防止のための“より止めガイド”１７が設置されている。このより止めガイド１７の側面には、ベルト５の裏面への接着の前に、反射材料（反射膜）６が塗布あるいは接着されている。光反射機能とより止め機能とを有する構造体（より止めガイド１７）をベルト５の裏面（内周面）に設け、この反射材料６をレーザによって除去することにより、ベルト５の側面へのスケールを作成することができる。
【００３６】
複写機等で用いられるベルト５のより止めガイド１７を反射膜形成体として利用することにより、さらなる構造の付加をすることなく、より安価にベルト５の側面へのスケール作成，移動量検出が可能となる。このより止めガイド１７は、通常、高分子フィルム等が用いられるため、反射膜６の作成が容易であり、また、レーザ光での加工特性も良いものを選択することが容易で、本システムへの対応は容易である。
【００３７】
図７は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法のさらに他の例を説明するための要部構成図である。レーザ装置１から発振されたレーザ光が、反射ミラー４やシリンドリカルレンズ２１等の光学系によって整形，伝送され、精密に円筒状に加工されたドラム２２の胴面に巻き付けられて配置されたベルト５の外周表面上に付加された反射膜６上に照射される。ドラム２２を回転制御しながら、レーザ光を照射することにより、ベルト５の外周面上の任意の位置に、レーザパタンを照射することが可能となる。ドラム２２の回転とレーザ照射を繰り返し行なうことにより、ベルト５の外周表面全面に渡ってスケールを作成することができる。
【００３８】
このような構成においては、ベルト５の外周面の一部に、反射膜６を粘着材料によって張り付けるか、または、蒸着やスパッタ法等によって直接形成し、このベルト５を１つのドラム２２によって保持する。次に、このベルト５の外周面の反射膜６の一部にレーザ光を選択的に照射し、レーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって反射膜６の一部を除去する。次に、ベルト５の外周面の位置を制御しながら回転させ、同様のレーザ光を照射することによって異なる部分の反射膜６を除去する。これを繰り返し行ない、連続的に反射膜６を除去することにより、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールを作成することが可能となる。このとき、レーザ照射形状をマスクやレンズ等で変え、ベルト表面の移動量を制御することにより、様々な形状やピッチのスケールが作成可能であり、直接、ベルト５上へのスケール形成が可能となる。
【００３９】
図８は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図である。レーザ装置１から発振されたレーザ光が、シリンドリカルレンズ２１や反射ミラー４等の光学系によって整形，伝送され、ベルト５の外周表面上に付加された反射膜６上に照射される。このベルト５は、ドラム７の駆動軸７ａを含む回転制御機構によって保持されており、駆動軸７ａを回転させるモータ８によって移動する。この駆動軸７ａには、エンコーダ２３が取り付けてあり、このエンコーダ信号を取り込んで、コンピュータ２４によってモータ８を制御することにより、レーザ照射位置を制御することが可能となっている。レーザ光の照射位置を調整しながら、レーザ光照射を制御することにより、ベルト５の外周面上の任意の位置に、レーザパタンを照射することが可能となる。ベルト５の表面移動とレーザ照射を繰り返し行なうことにより、ベルト５の外周面の表面全面に渡ってスケールを作成することができる。
【００４０】
このような構成においては、ベルト５の外周面の一部に、反射膜６を粘着材料によって張り付けるか、または、蒸着やスパッタ法等によって直接形成し、このベルト５を２つ以上のドラムによって保持する。次に、２つのドラム７，１０の間のベルト５の平面部分において、このベルト５の外周面の反射膜６の一部にレーザ光を選択的に照射し、レーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって反射膜６の一部を除去する。次に、ベルト５の外周面の位置を制御しながら回転させ、同様のレーザ光を照射することによって異なる部分の反射膜６を除去する。これを繰り返し行ない、連続的に反射膜６を除去することにより、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールを作成することが可能となる。このとき、ベルト５を保持するドラム７，１０の位置を調整することによって各種のベルト長への対応が可能となる。このとき、レーザ照射形状をマスクやレンズ等で変え、ベルト５の外周表面の移動量を制御することにより、様々な形状やピッチのスケールが作成可能であり、直接、ベルト５の外周面上へのスケールの形成が可能となる。
【００４１】
図９は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図である。レーザ装置１から発振されたレーザ光が、反射ミラー４やシリンドリカルレンズ２１等の光学系によって整形，伝送される。精密に円筒状に加工されたドラム２２表面に接触する反射膜６付きのベルト５を配置し、さらに、反射膜６の外周表面に接触するフォトマスク２５を配置する。レーザ光がフォトマスク２５を通して反射膜６に照射されることにより、ベルト５の外周面上の任意の位置に、フォトマスク２５のマスク形状と同一の反射形状を作成することが可能となる。順次、ドラム２２を回転しながら、レーザ照射を繰り返し行なうことにより、ベルト５の外周面の表面全面に渡ってスケールを作成することが可能となる。
【００４２】
このような構成においては、ベルト５の外周面の一部に、反射膜６を粘着材料によって張り付けるか、あるいは、蒸着やスパッタ法等によって直接形成し、このベルト５を１つのドラム回転体によって保持する。次に、反射膜６上に所望のスケールの反射部形状に対して反転した穴部を有するフォトマスク２５をエッチング，電鋳，蒸着，スパッタ等で作成し、反射膜６上の全面に配置する。次に、回転体２２を回転させながらレーザ光を照射し、レーザアブレーション，レーザトリミングの作用によってフォトマスク２５の穴部の反射膜６を除去する。レーザ照射をフォトマスク２５の全面に渡って連続的に行ない、反射膜６を除去することにより、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールをベルト５の外周面上に作成することが可能となる。
【００４３】
図１０は、 ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図示である。レーザ装置１から発振されたレーザ光が、反射ミラー４やシリンドリカルレンズ２１等の光学系によって整形，伝送される。精密に円筒状に加工された中空ドラム２７の内面に接触する反射膜６付きのベルト５を配置し、さらに、そのベルト５の内周面に配置されて反射膜６の内面に接触するフォトマスク２６を配置する。レーザ光がフォトマスク２６を通して反射膜６に照射されることにより、ベルト５の内周面上の任意の位置に、フォトマスク２６のマスク形状と同一の反射形状（マスク形状）を作成することが可能となる。順次、中空ドラム２７を回転しながら、レーザ照射を繰り返し行なうことにより、ベルト５の内周面全面に渡ってスケールを作成することが可能となる。
【００４４】
このような構成においては、ベルト５の内周面の一部に、反射膜６を粘着材料によって張り付けるか、あるいは、蒸着やスパッタ法等によって直接形成し、このベルト５を反射膜６を最内面として１つの円筒状ドラム２７の内側に保持する。次に、一部にスケール形状と同様の穴部を有するシートをエッチング，電鋳等によって作成し、これをフォトマスク２６として反射膜層６の内側に配置する。次に、このドラム２７の内側からフォトマスク２６を通してレーザ光を照射し、反射膜６の一部をレーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって除去する。ベルト５を保持するドラム２７を回転させながらレーザ光を連続的に照射することにより、ベルト５の内周面にマスク形状と反転した反射膜６が残される。これにより、内側より光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールを作成することが可能となる。マスク形状が転写されるため、レーザ光の形状やドラム回転の制御をする必要がなく、高速で安定したスケール作成が可能となる。このとき、マスク形状を変えることによって様々な形状やピッチのスケールが作成可能であり、直接、ベルト上の内周面へのスケール形成が可能となる。
【００４５】
図１１は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図である。レーザ装置１から発振されたレーザ光が、シリンドリカルレンズ２１や反射ミラー４等の光学系によって整形，伝送され、反射膜６の表面に照射される。必要に応じて、フォトマスク等によって照射領域を限定して照射を行なう。反射膜６表面の反射率を計測するフォトディテクタ２８等を加工位置の近傍に設置し、照射位置よりベルト５の表面移動方向（進行方向）前方の反射率を計測する。レーザ光は、フォトディテクタ２８の信号によって発振の制御を行なう。これにより、前回照射したレーザ位置と次回に照射するレーザ位置とを等間隔にすることが可能となる。センサ位置を調整し、ベルト５の表面を連続して移動させることによってレーザを連続的に所望の位置に照射することが可能となる。これにより、ベルト５の表面に連続してスケールを作成することが可能となる。
【００４６】
このような構成においては、ベルト５の外周面の一部に、反射膜６を粘着材料により張り付けるか、あるいは、蒸着やスパッタ法等によって直接形成し、このベルト５を、図７，８に示した実施例と同様な方法によって保持する。次に、このベルト５の外周面の反射膜６の一部にレーザ光を選択的に照射し、レーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって反射膜６の一部を除去する。次に、ベルト５の外周面の位置を移動させ、反射膜６からの反射を測定する手段であるフォトディテクタ２８により、レーザ光によって反射膜６が除去された部分を検出する。この検出位置を次の加工位置とするか、あるいは、この検出位置から移動量を算出することにより、ベルトの移動量や次のレーザ照射を制御し、次の反射部６の除去を行なう。これを繰り返し行なうことにより、連続的に反射膜６が除去され、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールを作成することが可能となる。この時、センサの信号でレーザ照射を制御することによって回転制御の必要が無くなり、高速で安価な加工システムが構成することができる。また、レーザ形状とセンサの位置を変えることによって様々な形状やピッチのスケールが作成可能であり、直接、ベルト５上へのスケール形成が可能となる。
【００４７】
図１２は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図で、図１２（Ａ）は図１２（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図で、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。ベルト５の表面上に付加された反射膜６上に、開口部２９ａを有する円筒形上のフォトマスク２９が配置される。この円筒状のフォトマスク２９は、ベルト５の表面移動の際にベルト５の周面に接触して回転し、これにより、円筒状フォトマスク２９の胴面に設けられた開口部２９ａの位置が移動する。これに、上方あるいは斜め上方からレーザ光を照射することにより、反射膜６の加工を行ない、ベルト５の表面への連続したスケール作成が可能となる。
【００４８】
このような構成においては、ベルト５の外周面の一部に反射膜６を粘着材料により張り付けるか、あるいは、蒸着やスパッタ法等によって直接形成し、このベルト５を図７，８に示した実施例と同様な方法によって保持する。次に、一部にレーザ光を遮断する効果を有する面とともに回転するフォトマスク２９を反射膜６上の一部に配置する。次に、このベルト５の外周面を移動させながらフォトマスク２９の回転に対応して現れた光透過部を通過したレーザ光のレーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって反射膜６の一部が除去される。これを連続して行なうことにより、連続的に反射膜６が除去され、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールを作成することが可能となる。このとき、フォトマスク２９は、ベルト５の表面移動量に対応して回転するため、回転制御の必要がなくなり、高速で安価な加工システムが構成できる。また、レーザ形状とマスク形状，マスク径等を変えることによって様々な形状やピッチのスケールが作成可能であり、直接、ベルト５上へのスケール形成が可能となる。
【００４９】
図１３は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図である。ドラム７に保持されたベルト５の表面上に付加された反射膜６の上方には、ベルト５と接触して回転する回転体３０と、その回転体３０と同時に回転するポリゴンミラー３１とが配置されている。レーザ装置１から発振されたレーザ光が、シリンドリカルレンズ２１等の光学系によって整形，伝送され、ポリゴンミラー３１に至る。ポリゴンミラー３１では、レーザ光が反射され、ベルト５上の反射膜６の一部に照射されるように調整する。必要に応じて、ポリゴンミラー３１からの光をレンズやｆ−θレンズなどで整形する。ベルト５の表面を移動させることにより、ポリゴンミラー３１を回転させ、レーザ照射位置を変えることによってレーザ照射部と未照射部とを形成することにより、反射膜６の部分的除去を行なう。ベルト５の表面を連続的に移動してレーザ照射を繰り返し行なうことにより、ベルト５の表面に、連続してスケールを作成することが可能となる。
【００５０】
このような構成においては、ベルト５の外周面の一部に反射膜６を粘着材料により張り付けるか、あるいは、蒸着やスパッタ法等によって直接形成し、このベルト５を図７，８に示した実施例と同様な方法によって保持する。次に、レーザ光を反射するポリゴン構造の反射ミラーをドラム７の回転にあわせて、あるいは、ベルト５の表面移動量と同期して回転するように配置する。レーザから出た光は、マスク，ミラー等で整形されポリゴン表面に照射される。このポリゴンミラー３１からの光は、回転体３０の位置によって照射部を変化させながら反射膜６上の所望の位置に照射するように設計されている。ベルト５の表面位置を移動させることにより、レーザ光の照射位置が移動し、反射膜６の一部にレーザ光が選択的に照射されるようにし、レーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって反射膜６の一部が除去される。ポリゴンミラー３１の回転によるレーザ照射位置を調整し、ベルト５の移動を連続して行なうことにより、反射膜６が選択的に除去され、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールを作成することが可能となる。
【００５１】
図１４は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図である。レーザ装置１から発振されたレーザ光が、シリンドリカルレンズ２１や反射ミラー４等の光学系によって整形，伝送される。ベルト５の表面上に付加された反射膜６上には、ベルト状構造体の一部に開口部３２ａを有するフォトマスク３２が配置されており、このフォトマスク３２をベルト５の表面移動に合わせて移動させる。レーザ光は、同一の位置に照射するように固定されており、ベルト５とフォトマスク３２を同時に移動させることにより、フォトマスク３２の開口部３２ａを通過した光照射部のみの加工が行なわれる。ベルト５をモータによって移動させ、レーザ光を連続して照射することにより、ベルト５の表面に連続したスケールを作成することが可能となる。
【００５２】
このような構成においては、ベルト５の外周面の一部に、反射膜６を粘着材料により張り付けるか、あるいは、蒸着やスパッタ法等によって直接形成し、このベルトを図７，８に示した実施例と同様な方法によって保持する。さらに、一部に光を選択的に透過する機能を有するベルト状構造体（フォトマスク３２）を反射膜６を有するベルト５に、一部が接触するように配置し、両者の移動量が同一になるように接触して回転する機構を配置する。この選択的に光を透過するベルト状構造体をマスクとして、反射膜６上にレーザ光を照射する。ここで、反射膜６表面を移動することにより、フォトマスク３２の位置も同時に移動し、レーザを選択的に反射膜６上に照射することが可能となる。これにより、レーザアブレーション，レーザトリミングの作用によって反射膜６の一部が選択的に除去され、光学式センサで読み取り可能な光反射型スケールを作成することが可能となる。フォトマスク３２がベルト５の表面と同時に同量移動されるため、マスクの開口部形状と同一のスケールが高価な回転，位置制御を行なうことなく、安価に作成することが可能となる。等ピッチのスケールであれば、フォトマスク３２はベルト５の長さと同一である必要はなく、わずかな長さのフォトマスク３２でも長いベルト５の外周面スケールを作成することが可能となる。また、レーザ照射領域を平面とすることができるため、大面積の一括加工が可能であり、高速なスケール作成が可能となる。
【００５３】
図１５は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図である。より止めガイド１７等に形成した反射膜６上に、さらに、黒色塗料等によるレーザ光吸収材料３５を塗布する。この材料をベルト５に接着し、レーザ光吸収材料３５のみをレーザによって除去することにより、上記実施例で示した反射膜除去と同一の効果を示すスケールを作成することができる。これを利用することにより、反射膜６の除去なしに、部分的な反射機能をベルト５の側面に作成することができる。
【００５４】
図１６は、ベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の例を説明するための要部構成図である。ベルトと同様に形状変形が可能な金属フィルム３４には、一方の面に、粘着材料３３が付加され、他方の面に、スピンコートやディッピング等の手法によって光吸収高分子材料３５′が薄く付加されている。この材料をベルトに接着し、光吸収高分子材料３５′をレーザ光によって除去することにより、反射材料のみで構成されたものと同等の反射率差が得られ、これを利用することにより、反射機能をベルト周面の表面あるいは裏面に形成することが容易となる．
【００５５】
このような構成においては、反射膜上に光吸収材料を配置し、この吸収材料のみを選択的に除去することにより、反射膜のみで構成されたものと同一の機能を果たすことが可能となる。また、反射膜上に光吸収材料を配置することにより、反射膜の保護が可能となり、さらに、レーザアブレーション加工可能な光吸収材料を配置することにより、金属薄膜のパターニングに比べて加工精度が高く、低エネルギー密度での加工が可能となる。
【００５６】
図１７は、本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
薄い高分子フィルム３６の表面に、蒸着やスパッタ法等によってアルミ等の光反射率を有する金属膜３７を付加する。レーザアブレーション・トリミングを行なうためには、膜厚は５００〜１０００オングストローム程度が望ましい。薄膜とすることによってレーザ光パルスによるパタン形成が可能となる。高分子フィルム３６の裏面には、粘着・接着材料３３の層があり、高分子フィルム３６を挟んで、金属膜３７と粘着・接着材料３３との計３層の構造となっている。パタン形成後、金属膜３７上に透明材料を付加することによって反射膜の保護をすることも可能である。この材料を用い、粘着材料をベルト構造体に接着することにより、反射材料をベルト表面あるいは裏面に形成することが容易となる。
【００５７】
反射膜を、金属を付加した粘着フィルムとすることにより、安価な材料や薄い材料，膨張率の適した材料を選択することが可能であり、反射率の高いアルミやニッケル等の材料を付加することが容易となる。また、粘着材料付きフィルムを利用することにより、ベルト周面の表面や内面への付加が容易となり、真空室やクリーンルームなどを必要とせず、通常の工場の条件での作業が可能となる。
【００５８】
レーザ光を、紫外短パルスレーザ，極短パルスレーザ，極端紫外レーザのいずれかにした場合、上記紫外短パルスレーザは、波長が３００ｎｍ以下程度から２００ｎｍ程度の範囲のレーザで、パルス幅がｎｓ程度のもので、エキシマレーザ，Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第四高調波などがある。また、上記極短パルスレーザは、パルス幅が数十フェムト秒（１０^-15ｓ）から数十ピコ秒（１０^-12ｓ）程度のもので、チタンサファイアレーザや短パルス化したエキシマレーザなどがある。また、上記極端紫外レーザは、波長が２００ｎｍ以下のレーザで、Ｘ線レーザやラマンレーザなどがある。
【００５９】
短波長による効果としては、特に紫外域では、一般的に、材料に対する吸収が高くなり、エネルギーが効率的に加工に使用できる点、集光性能が高く、高分解能での加工が可能となる点が挙げられる。
また、短パルスによる効果としては、特にフェムト秒程度のパルス幅になると熱伝導の高い金属でも照射時間内での熱拡散が少なくなり、熱的な損傷や溶融などを低減できる点、赤外域等の波長でも多光子吸収等が起きやすくなり、それらの波長でも、材料に対して高いエネルギーを与えることができる点などが挙げられる。
【００６０】
レーザ光を、特に、紫外短パルスレーザ，極短パルスレーザ，極端紫外レーザのいずれかにした場合には、レーザアブレーション作用を高くすることができ、通常のレーザ光で起こる熱影響によるレーザ照射端部の形状悪化を抑制することが可能となる。また、これらのレーザを用いてレーザアブレーション加工を行なうことで、熱加工に比べて高精度で狭ピッチのスケール加工が可能となる。
【００６１】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明に対する効果
１つのドラムの胴面上にベルトを保持することにより、装置構成が簡略化され、位置決め制御も回転角を制御するのみとなり、スケールの作成を容易に行なうことができる。ベルトの側面にスケールを作成することにより、スケールの読み出しも回転体の接続方向に置くことができ、設置制限の少ないコンパクトな計測システムとすることができる。
【００６２】
（２）請求項２の発明に対する効果
ベルトは、２つ以上のドラムによって保持されているので、レーザ照射位置をベルトの直線部分にすることが可能であり、加工精度，加工領域の向上を図ることができる。また、テンションローラを設けることによってベルトの伸び量を制御しながら加工することが可能であり、さらに、ベルトの周長が変わった場合や、様々なベルト材料への対応が容易となる。
【００６３】
（３）請求項３の発明に対する効果
レーザ光の伝送を光ファイバーで行うことにより、装置や光学系配置のためのスペースをコンパクトにすることができ、さらに、バンドルファイバー等を用いることによってレーザ光の分岐ができ、一度に大面積の加工が可能となる。また、光ファイバーの場合、レーザ光の照射位置調整が容易であり、メンテナンスの時間が短縮される。
【００６４】
（４）請求項４の発明に対する効果
ベルトの移動量に同期してレーザ光が照射されるため、高速回転時や速度が変動する回転時でも、同一精度でのスケール作成が可能である。
【００６５】
（５）請求項５の発明に対する効果
マスクの像が転写されるため、スケールに位相情報を加えるなどの様々な形状のスケールを作成することが可能であり、変更も容易となる。このとき、ドラムの回転と同期して転写位置が変化するため、ドラムの精密な駆動や高精度な位置合わせの必要がない。また、２つ以上の駆動軸でベルトを駆動する場合に比べ、小径の軸上にマスクを設置することにより、より小さく、安価なマスクの使用が可能となる。
【００６６】
（６）請求項６の発明に対する効果
複写機等で用いられるベルトのより止めガイドを反射膜形成体として利用することにより、さらなる構造の付加をすることなく、より安価にベルトの側面へのスケール作成，移動量検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の一実施例を説明するための要部構成図である。
【図２】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図３】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図４】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図５】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図６】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図７】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図８】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図９】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図１０】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図１１】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図１２】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図１３】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図１４】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図１５】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図１６】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【図１７】 本発明によるベルト状構造体表面へのスケール形成方法の他の実施例を説明するための要部構成図である。
【符号の説明】
１…レーザ装置、２，１５，２５，２６，２９，３２…フォトマスク、３…投影レンズ、４…反射ミラー、５…ベルト、６…反射膜、７，１０，２２，２７…ドラム、７ａ…駆動軸、８…モータ、９…スケール、１１…テンションローラ、１２…光ファイバー、１３…ロータリーエンコーダ、１４…レーザ照射コントローラ、１６…接着剤、１７…より止めガイド、２１…シリンドリカルレンズ、２３…エンコーダ、２４…コンピュータ、２８…フォトディテクタ、２９ａ，３２ａ…開口部、３０…回転体、３１…ポリゴンミラー、３３…粘着・接着材料、３４…金属フィルム、３５…レーザ光吸収材料、３５′…光吸収高分子材料、３６…高分子フィルム、３７…金属膜。

Claims (6)

1. 画像形成装置において移動可能な潜像担持面や画像転写面あるいは転写材搬送面として用いられるベルトを対象とするベルト状構造体の側面に形成されて、該ベルト状構造体の位置検出に用いるスケールの形成方法であって、
   前記ベルト状構造体の側面の一部に光を反射する光反射部材を設け、前記ベルト状構造体の内周面を１つのドラムの胴面に接触させて固定配置し、該ドラムの回転を制御しながら該ドラム胴面上のベルト状構造体の前記光反射部材にレーザ光を照射して該光反射部材の一部を選択的に除去することにより、前記ベルト状構造体の側面に該ベルト状構造体の周方向に所定の間隔を有する光反射スケールを形成することを特徴とするベルト状構造体表面へのスケール形成方法。
2. 画像形成装置において移動可能な潜像担持面や画像転写面あるいは転写材搬送面として用いられるベルトを対象とするベルト状構造体の側面に形成されて、該ベルト状構造体の位置検出に用いるスケールの形成方法であって、
   前記ベルト状構造体の側面の一部に光を反射する光反射部材を設け、前記ベルト状構造体の内周面を少なくとも２つのドラムの胴面に接触させて掛架配置し、該ドラムの回転を制御しながら該２つのドラム間のベルト状構造体の前記光反射部材にレーザ光を照射して該光反射部材の一部を選択的に除去することにより、前記ベルト状構造体の側面に該ベルト状構造体の周方向に所定の間隔を有する光反射スケールを形成することを特徴とするベルト状構造体表面へのスケール形成方法。
3. 請求項１または２に記載のベルト状構造体表面へのスケール形成方法において、
   前記レーザ光の伝送を、少なくとも１つの光ファイバーによって行なうことを特徴とするベルト状構造体表面へのスケール形成方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のベルト状構造体表面へのスケール形成方法において、
   前記レーザ光の出力を、前記ベルト状構造体の移動量に対応して生成される信号によって制御することを特徴とするベルト状構造体表面へのスケール形成方法。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載のベルト状構造体表面へのスケール形成方法において、
   前記ベルトを回転させる前記ドラムの駆動軸には、点対称パタンが形成されたフォトマスクが設置されており、該駆動軸の回転とともに、点対称パタンの中心を回転の中心として前記フォトマスクも回転するように配置されていて、前記フォトマスクを前記ベルト状構造体の移動に同期して移動させ、前記レーザ光の照射を、前記フォトマスクを通して行なうことを特徴とするベルト状構造体へのスケール形成方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のベルト状構造体へのスケール形成方法において、
   前記ベルト状構造体の蛇行防止のための、より止めガイド側面に前記光反射部材を設け、該光反射部材が設けられた、より止めガイドを前記ベルト状構造体の側端部に設けることを特徴とするベルト状構造体へのスケール形成方法。

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