(57)【要約】【課題】繋ぎ目部分の影響を小さくすることにより回転体の変位または速度を高精度に検出可能なスケールを提供する。【解決手段】スケールは、回転体の変位または速度を測定するスケールであって、第１の周期で配列された複数のマークを含む第１のマーク列を有する第１の領域と、第１の領域に形成された第１のマーク列と位相の連続性が保たれた第２の周期で配列された複数のマークを含む第２のマーク列を有する第２の領域とを有し、第１の領域および第２の領域を含む回転体の全周にわたり、第１のマーク列および第２のマーク列を含むマーク列が周期的に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の変位または速度を測定するスケールであって、
第１の周期で配列された複数のマークを含む第１のマーク列を有する第１の領域と、
前記第１の領域に形成された前記第１のマーク列と位相の連続性が保たれた第２の周期で配列された複数のマークを含む第２のマーク列を有する第２の領域と、を有し、
前記第１の領域および前記第２の領域を含む前記回転体の全周にわたり、前記第１のマーク列および前記第２のマーク列を含むマーク列が周期的に形成されている、ことを特徴とするスケール。
【請求項２】
前記第２の周期は、一定の周期であることを特徴とする請求項１に記載のスケール。
【請求項３】
前記第１の領域の長さをＲ１、前記第２の領域の長さをＲ２、前記第１の周期をＰ１、前記第２の周期をＰ２、ｒｏｕｎｄ（ａ）をａの値の小数点以下を四捨五入して得られる整数とするとき、
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を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のスケール。
【請求項４】
前記第２の周期は、前記第２の領域における位置に応じて異なっていることを特徴とする請求項１に記載のスケール。
【請求項５】
前記第２の周期の平均値は、該第２の周期が一定の周期であるとした場合の周期に等しいことを特徴とする請求項４に記載のスケール。
【請求項６】
前記第２の周期は、前記第１の領域と前記第２の領域との境界に近接するにつれて前記第１の周期に近づくように変化することを特徴とする請求項４または５に記載のスケール。
【請求項７】
回転体と、
前記回転体の表面に形成されたスケールと、
前記スケールに形成されたマーク列を検出するセンサと、
前記回転体と前記センサとの間の相対的変位または相対的速度を測定する測定手段と、を有し、
前記スケールは、第１の周期で配列された複数のマーク列を含む第１のマーク列を有する第１の領域、および、該第１の領域に形成された前記第１のマーク列と位相の連続性が保たれた第２の周期で配列された複数のマーク列を含む第２のマーク列を有する第２の領域を有し、
前記第１の領域および前記第２の領域を含む前記回転体の全周にわたり、前記第１のマーク列および前記第２のマーク列を含むマーク列が周期的に形成されている、ことを特徴とする測定装置。
【請求項８】
前記センサは、第１のセンサおよび第２のセンサを有し、
前記測定手段は、前記第１のセンサと前記第２のセンサとの間の距離、および、前記スケールの同一マークが該第１のセンサと前記第２のセンサとの間を通過する時間に基づいて前記回転体と前記センサとの間の前記相対的速度を測定することを特徴とする請求項７に記載の測定装置。
【請求項９】
前記マーク列は、光の反射率または透過率を周期的に変化させるように構成されており、
前記センサは、前記スケールからの反射光または透過光を検出する光検出器を有することを特徴とする請求項７または８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記センサの前記光検出器は、複数の受光素子を有し、該複数の受光素子から出力される信号の加算処理を行うことにより検出信号を出力することを特徴とする請求項９に記載の測定装置。
【請求項１１】
前記スケールに形成された前記マーク列は、該スケールの磁性をＳ極とＮ極との間で周期的に変化させるように構成されており、
前記センサは、磁界の変化を検出する磁気式センサであることを特徴とする請求項７または８に記載の測定装置。
【請求項１２】
前記磁気式センサは、磁界に応じて抵抗値が変化する複数の磁気抵抗効果素子を有し、該複数の磁気抵抗効果素子から出力される信号の加算処理を行うことにより検出信号を出力することを特徴とする請求項１１に記載の測定装置。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の測定装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
回転体を駆動する駆動手段と、
前記回転体に周期的にマーク列を形成するマーク形成手段と、
前記マーク形成手段による加工位置から第１の距離だけ離れた検出位置において、前記回転体の第１の領域に第１の周期で配列された複数のマークを含む第１のマーク列のうち最初に形成されたマークを検出する検出手段と、
前記最初に形成されたマークの検出時刻における前記第１のマーク列のうちの一つのマークの位相状態、および、前記加工位置と前記検出位置との間の距離に基づいて、前記回転体の第２の領域の長さを算出する制御手段と、を有することを特徴とするスケールの加工装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記第２の領域の長さを用いて、前記第２の領域に形成される第２のマーク列に含まれるマーク数、および、該第２のマーク列が形成される第２の周期を算出することを特徴とする請求項１４に記載のスケールの加工装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記第１の領域に形成された前記第１のマーク列と位相の連続性が保たれた前記第２の周期で前記第２のマーク列を形成するように、前記マーク形成手段を制御することを特徴とする請求項１５に記載のスケールの加工装置。
【請求項１７】
前記検出手段から第２の距離だけ離れた位置に配置された位置調整手段を含む第２の検出手段を更に有し、
前記制御手段は、前記第２の検出手段の位置を前記第１の周期の整数倍だけ離れた位置に調整するように前記位置調整手段を制御することにより、前記検出手段と前記加工位置との間の距離を調整することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のスケールの加工装置。
【請求項１８】
回転体を駆動するステップと、
マーク形成手段を用いて前記回転体に周期的にマーク列を形成するステップと、
前記マーク形成手段による加工位置から第１の距離だけ離れた検出位置において、前記回転体の第１の領域に第１の周期で配列された複数のマーク列を含む第１のマーク列のうち最初に形成されたマークを検出するステップと、
前記最初に形成されたマークの検出時刻における前記第１のマーク列のうちの一つのマークの位相状態、および、前記加工位置と前記検出位置との間の距離に基づいて、前記回転体の第２の領域の長さを算出するステップと、を有することを特徴とするスケールの加工方法。
【請求項１９】
前記第２の領域の長さを用いて、前記第２の領域に形成される第２のマーク列に含まれるマーク数、および、該第２のマーク列が形成される第２の周期を算出するステップを更に有することを特徴とする請求項１８に記載のスケールの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の表面に形成され、変位または速度を検出するために用いられるスケールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転体の表面に形成されたスケールを用いて、回転体の変位または速度を検出する方法が知られている。回転体の表面にスケールを形成する方法として、レーザーマーカーを用いて直接、回転体の表面にスケールを形成する方法がある。しかし、回転体の表面にスケールを形成しようとすると、回転体の表面に最初に形成されたマークと最後に形成されるマークとの繋ぎ目部分において、マーク間隔を所望の間隔で繋ぎ合わせることが困難である。このようなスケールの繋ぎ目部分では、マークの周期性が失われ、回転体の変位または速度を正しく検出することができず、回転体を高精度に駆動制御できない。
【０００３】
特許文献１には、繋ぎ目部分においてダミー制御信号を用いることにより、回転体を所望の駆動状態に制御する変位測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４５３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の変位測定装置は、スケールの繋ぎ目部分で検出信号を用いずにダミー信号を用いている。このため特許文献１の構成を採用しても、スケールの繋ぎ目部分では回転体の正確な変位または速度を検出することができず、回転体を高精度に駆動制御することができない。
【０００６】
そこで本発明は、繋ぎ目部分の影響を小さくすることにより回転体の変位または速度を高精度に検出可能なスケール、測定装置、画像形成装置、スケールの加工装置、および、スケールの加工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としてのスケールは、回転体の変位または速度を測定するスケールであって、第１の周期で配列された複数のマークを含む第１のマーク列を有する第１の領域と、前記第１の領域に形成された前記第１のマーク列と位相の連続性が保たれた第２の周期で配列された複数のマークを含む第２のマーク列を有する第２の領域とを有し、前記第１の領域および前記第２の領域を含む前記回転体の全周にわたり、前記第１のマーク列および前記第２のマーク列を含むマーク列が周期的に形成されている。
【０００８】
本発明の他の側面としての測定装置は、回転体と、前記回転体の表面に形成されたスケールと、前記スケールに形成されたマーク列を検出するセンサと、前記回転体と前記センサとの間の相対的変位または相対的速度を測定する測定手段とを有し、前記スケールは、第１の周期で配列された複数のマーク列を含む第１のマーク列を有する第１の領域、および、該第１の領域に形成された前記第１のマーク列と位相の連続性が保たれた第２の周期で配列された複数のマーク列を含む第２のマーク列を有する第２の領域を有し、前記第１の領域および前記第２の領域を含む前記回転体の全周にわたり、前記第１のマーク列および前記第２のマーク列を含むマーク列が周期的に形成されている。
【０００９】
本発明の他の側面としての画像形成装置は、前記測定装置を有する。
【００１０】
本発明の他の側面としてのスケールの加工装置は、回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体に周期的にマーク列を形成するマーク形成手段と、前記マーク形成手段による加工位置から第１の距離だけ離れた検出位置において、前記回転体の第１の領域に第１の周期で配列された複数のマークを含む第１のマーク列のうち最初に形成されたマークを検出する検出手段と、前記最初に形成されたマークの検出時刻における前記第１のマーク列のうちの一つのマークの位相状態、および、前記加工位置と前記検出位置との間の距離に基づいて、前記回転体の第２の領域の長さを算出する制御手段とを有する。
【００１１】
本発明の他の側面としてのスケールの加工方法は、回転体を駆動するステップと、マーク形成手段を用いて前記回転体に周期的にマーク列を形成するステップと、前記マーク形成手段による加工位置から第１の距離だけ離れた検出位置において、前記回転体の第１の領域に第１の周期で配列された複数のマーク列を含む第１のマーク列のうち最初に形成されたマークを検出するステップと、前記最初に形成されたマークの検出時刻における前記第１のマーク列のうちの一つのマークの位相状態、および、前記加工位置と前記検出位置との間の距離に基づいて、前記回転体の第２の領域の長さを算出するステップとを有する。
【００１２】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、繋ぎ目部分の影響を小さくすることにより回転体の変位または速度を高精度に検出可能なスケール、測定装置、画像形成装置、スケールの加工装置、および、スケールの加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１におけるシームレススケールの構成図である。
【図２】実施例１におけるシームレススケールの繋ぎ目部分のマーク周期を示す図である。
【図３】実施例１におけるシームレススケールを備えた測定装置の構成図である。
【図４】実施例１におけるシームレススケールを備えた測定装置（変位測定装置）を用いて回転体の表面変位量を検出する方法の説明図である。
【図５】実施例１におけるシームレススケールを備えた測定装置（速度測定装置）を用いて回転体の表面速度を検出する方法を示す図である。
【図６】実施例１における画像形成装置の構成図である。
【図７】実施例１の画像形成装置における中間転写ベルトの表面速度を検出するセンサの構成図である。
【図８】実施例２におけるシームレススケールの加工装置の構成図である。
【図９】実施例２におけるシームレススケールの加工方法を示すフローチャートである。
【図１０】実施例２において、先頭マーク検出時刻における先頭マーク検出手段とマーク形成位置との関係を示す図である。
【図１１】実施例３におけるシームレススケールの加工装置の構成図である。
【図１２】実施例３におけるシームレススケールの加工方法を示すフローチャートである。
【図１３】実施例４におけるシームレススケールの加工装置の構成図である。
【図１４】実施例４におけるシームレススケールの加工方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１６】
まず、図１を参照して、本発明の実施例１におけるスケールについて説明する。図１は、本実施例におけるシームレススケール１０２（スケール）の構成図である。
【００１７】
シームレススケール１０２は、回転体１０１の表面上に形成された、全長Ｒ（Ｒ１＋Ｒ２）のスケールであり、回転体１０１の変位または速度を測定するために用いられる。シームレススケール１０２には、回転体１０１の表面上に所定の周期で形成された複数のマークが設けられている。シームレススケール１０２は、長さＲ１の領域Ａ（第１の領域）および長さＲ２の領域Ｂ（第２の領域）を有する。領域Ａは、第１の周期Ｐ１で配列された複数のマークで構成される第１のマーク列が形成されている領域である。領域Ｂは、第２の周期Ｐ２で配列された複数のマークで構成される第２のマーク列が形成されている領域である。このようにシームレススケール１０２は、第１の領域および第２の領域を含む回転体１０１の全周にわたり、第１のマーク列および第２のマーク列を含むマーク列が周期的に形成されたスケールである。また第２の領域には、第１の領域に形成された第１のマーク列と位相の連続性が保たれた第２の周期で第２のマーク列が形成されている。このため、本実施例のシームレススケール１０２は、振幅が低下するような繋ぎ目部分の影響を小さくした（好ましくは、このような繋ぎ目部分の影響がない）スケールである。
【００１８】
続いて、図２を参照して、シームレススケール１０２の第１の領域（領域Ａ）および第２の領域（領域Ｂ）におけるマーク周期について説明する。図２は、シームレススケール１０２の繋ぎ目部分のマーク周期を示す図である。
【００１９】
まず、第２の領域において、固定周期すなわち一定の周期（第２の周期Ｐ２）で第２のマーク列を形成した場合について説明する。第１の領域においては、ユーザにより設定された第１の周期Ｐ１でマークが周期的に形成される。一方、第２の領域においては、第１の領域において最初に形成されたマークと、第２の領域にて最後に形成されるマークとが第２の周期Ｐ２で形成されるように、第２の周期Ｐ２が設定される。具体的には、第２の領域において形成されるマークの第２の周期Ｐ２は、第１の領域において形成されるマークの第１の周期Ｐ１との関係が以下の式（１）を満たすように設定される。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
式（１）において、ｒｏｕｎｄ（ａ）は、整数への丸め関数であり、「ａ」の値の小数点以下を四捨五入する関数である。例えば、Ｒ２／Ｐ１＝４．３の場合にはｒｏｕｎｄ（４．３）＝４、また、Ｒ２／Ｐ１＝４．８の場合にはｒｏｕｎｄ（４．８）＝５というように、より近い整数値を解として算出する。式（１）の右辺は、第１の周期Ｐ１に対し、右辺第二項の分子で表わされる繋ぎ目部分においてマーク間隔の不整合を起こす余分の長さを、同分母で示される第２の領域に形成されるスケール本数Ｎで割り、加算した値である。これに関し、図２を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図２は、第１の領域から第２の領域を跨ぎ、第１の領域へ抜けるまでの範囲における、回転体１０１の表面に形成されるマーク周期を示す図である。第１の周期Ｐ１＝０．５１２ｍｍ、第２の領域の長さＲ２＝１０ｍｍのとき、第２の領域に形成されるマークの本数は２０本となる。このため、式（１）より、第２の周期はＰ２＝０．５ｍｍと求められる。このとき形成されるマーク周期は、図２中の固定周期で示されるマーク周期プロファイルとなる。第２の領域において第２の周期Ｐ２でマークを形成することにより、繋ぎ目部分において、先頭に形成されたマークと最後に形成されるマークのマーク間隔が第２の周期Ｐ２となるように繋ぎ合わせることができる。
【００２３】
次に、第２の領域における第２の周期Ｐ２が、第２の領域における位置に応じて変化する（異なっている）場合について説明する。第２の領域では、式（１）により算出された第２の周期Ｐ２を平均値として、任意の周期のマークが形成される。すなわち、第２の周期Ｐ２の平均値は、第２の周期Ｐ２が一定の周期であるとした場合の周期に等しい。
【００２４】
例えば、初めに形成される１０本のマークを、そのマーク周期が式（１）により算出された第２の周期Ｐ２に対して５％長い０．５２５μｍとなるように形成する。残りの１０本のマークは、そのマーク周期が式（１）により算出された第２の周期Ｐ２に対して５％短い０．４７５μｍとなるように形成する。このとき形成されるマーク周期は、図２中の位置対応周期で示されるマーク周期プロファイルとなる。このように位置に応じて変化するマーク列と形成することにより、シームレススケール１０２において、第１の周期Ｐ１に対して所定の周期誤差を含むマーク列を形成することができる。回転体１０１の表面のシームレススケール１０２上に周期誤差パターン部を形成することにより、信号振幅低下を所定範囲に収めつつ、後述するセンサ３０２により検出される信号振幅の減少を引き起こす部分を形成できる。この部分は、例えば、第２の領域を回転体１０１の回転原点位置として用いることができる。
【００２５】
最後に、第２の領域に形成される第２の周期Ｐ２を、第１の領域との境界位置において第１の周期Ｐ１に収束するようなマーク列とする場合について説明する。ここで収束するとは、第２の周期Ｐ２が、第１の領域と第２の領域との境界に近接するにつれて第１の周期Ｐ１に近づくように変化することを意味する。
【００２６】
第２の領域では、位置に応じて連続的に変化するマーク列を形成し、領域の接合点にてマーク周期の変化が緩やかになるように繋ぎ合わされる。具体的には、第２の領域におけるマーク列の累積長が前述の２つの方式と同値となるように、適当な多項式関数を用いてマーク列の各周期を決定する。このとき形成されるマーク列は、例えば、図２中の境界収束周期で示されるマーク周期プロファイルとなる。これにより、境界位置でのマーク周期の変化が小さく連続的に変化するシームレススケールを形成することができる。これにより、後述するセンサ３０２上の光検出器のフォトダイオードアレイを構成するフォトダイオードの数が１つである場合でも、境界における信号振幅変化を緩やかにすることが可能となる。
【００２７】
本実施例では、第１の領域および第２の領域を設定し、かつ、第２の領域においては前述のように第２のマーク列を設定してマークを形成する。これにより、回転体１０１の全周にわたりマーク周期の位相の繋ぎ目部分がない（または繋ぎ目部分が小さい）、周期的なマークを形成することが可能となる。
【００２８】
次に、図３を参照して、本実施例における測定装置（変位測定装置または速度測定装置）について説明する。図３は、測定装置３００の構成図である。本実施例は、光学式センサを用いた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、磁気式センサなどを用いることもできる。まず図３（ａ）を参照して、測定装置３００の概略構成について説明する。測定装置３００には、ローラ３０１に張り掛けられた回転体１０１の表面に形成されたシームレススケール１０２に対向するように、所定の区間Ｄだけ互いに離れて配置された２つのセンサ３０２が設けられている。回転体１０１の表面は、センサ３０２に対してＹ軸方向において相対的に変位可能である。これにより、センサ３０２は、シームレススケール１０２に形成されたマーク列を検出することができる。
【００２９】
続いて、図３（ｂ）を参照して、センサ３０２とシームレススケール１０２との位置関係について説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるセンサ３０２の近傍を拡大した図である。回転体１０１の表面上に形成されたシームレススケール１０２は、センサ３０２に実装された光源３０３からの発散光束により照射される。シームレススケール１０２の表面には、正反射部３０４、および、正反射部３０４に対して相対的に正反射光量が低い、破線で囲まれた領域である散乱部３０５が周期的に形成されている。シームレススケール１０２に照射され反射された反射光束は、センサ３０２の光検出器上において、シームレススケール１０２の正反射率に依存した光強度分布を有する反射パターン像３０６を結ぶ。反射パターン像３０６は、回転体１０１の表面の変位に伴って移動する。反射パターン像３０６の変位量と回転体１０１の表面変位量との関係は、以下の式（２）のように表わされる。
【００３０】
【数２】
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【００３１】
式（２）において、Ｌ１は光源３０３からシームレススケール１０２上の反射位置までの光路長であり、Ｌ２はこの反射位置からセンサ３０２の光検出器上への入射位置までの光路長をＬ２である。また、Ｘ１は回転体１０１の表面変位量であり、Ｘ２は対応する反射パターン像３０６の変位量である。
【００３２】
続いて、センサ３０２の光検出器について説明する。光検出器は、一対のフォトダイオードアレイ３０７、３０８がそれぞれ交互かつ周期的に配列された複数のフォトダイオードから構成されている。シームレススケール１０２の第１の領域におけるマーク周期が第１の周期Ｐ１であるとき、フォトダイオードアレイ３０７は、Ｙ軸方向に対して幅がｄ、その間隔が（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１×Ｐ１となるように周期的に配置されている。また、フォトダイオードアレイ３０８は、同様の構成で、空間的にＹ軸方向に対して、フォトダイオードアレイ３０７の配列周期の半周期、すなわち（Ｌ１＋Ｌ２）／２／Ｌ１×Ｐ１だけずらして配置されている。
【００３３】
次に、図４を参照して、回転体１０１の表面の変位に伴ってセンサ３０２により生成されるパルス信号の発生原理について説明する。図４は、シームレススケール１０２を備えた測定装置３００（変位測定装置）を用いて回転体１０１の表面変位量を検出する方法の説明図である。
【００３４】
まず、図４（ａ）を参照して、フォトダイオードアレイ３０７、３０８により検出される電圧値について説明する。フォトダイオードアレイ３０７、３０８上に生成された反射パターン像３０６は、フォトダイオードアレイ３０７、３０８のそれぞれにより光電変換される。すなわち、各フォトダイオードは光電変換により電圧変換を行う。そして、フォトダイオードアレイ３０７を構成する複数のフォトダイオードの検出電圧値の和から、フォトダイオードアレイ３０７の検出電圧値Ｖ１が決定される。同様に、フォトダイオードアレイ３０８を構成する複数のフォトダイオードの検出電圧値の和から、フォトダイオードアレイ３０８の検出電圧値Ｖ２が決定される。そしてセンサ３０２は、両フォトダイオードアレイ３０７、３０８の差動電圧値から、Ｙ軸方向に対する反射パターン像３０６の強度分布が反映された、ある時刻における検出電圧値を出力する。
【００３５】
このように本実施例において、マーク列は、光の反射率または透過率を周期的に変化させるように構成されている。そしてセンサ３０２は、シームレススケール１０２からの反射光または透過光を検出する光検出器を有する。センサ３０２の光検出器は、複数の受光素子（フォトダイオードアレイ３０７、３０８）を有し、複数の受光素子から出力される信号の加算処理を行うことにより検出信号（検出電圧値）を出力する。センサ３０２から出力される検出電圧値は、以下の式（３）のように表される。
【００３６】
【数３】
2015129679.tif 000005
【００３７】
続いて、図４（ｂ）を参照して、回転体１０１の表面の変位に伴って検出される信号の変化について説明する。図４（ｂ）は、回転体１０１の表面の変位により移動する反射パターン像３０６の変位量と、フォトダイオードアレイにより検出される検出電圧値Ｖとの関係を示す図である。回転体１０１の表面の変位に伴い、反射パターン像３０６はフォトダイオードアレイ上を移動する。
【００３８】
フォトダイオードアレイ３０７を構成する各フォトダイオードの中心と各反射パターン像３０６の中心とが互いに重なっている場合、フォトダイオードアレイ３０７の検出電圧値Ｖ１は最大となる。逆に、空間的に（Ｌ１＋Ｌ２）／２／Ｌ１×Ｐ１だけずれているフォトダイオードアレイ３０８の検出電圧値Ｖ２は最小値となり、検出電圧値Ｖは最大値Ｖｍａｘを示す。また、回転体１０１の表面の変位に伴い、反射パターン像３０６の中心がフォトダイオードアレイ３０８をなす各フォトダイオードの中心まで移動すると、フォトダイオードアレイ３０７の検出電圧値Ｖ１は最小となる。逆に、フォトダイオードアレイ３０８の検出電圧値Ｖ２は最大となり、このとき検出電圧値Ｖは最小値Ｖｍｉｎを示す。
【００３９】
このように、フォトダイオードアレイから検出される検出電圧値Ｖは、反射パターン像３０６の変位量（Ｌ１＋Ｌ２）／２／Ｌ１×Ｐ１ごとに、最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎを繰り返す正弦波信号となる。ここで、図４（ａ）に示されるように、信号検出には複数のフォトダイオードの積算が利用される。このため、シームレススケール１０２の繋ぎ目部分において、繋ぎ目部分を跨いでフォトダイオードアレイ上に逆相となるような反射パターン像が写り込むと、信号振幅は低下する。しかし、本実施例のシームレススケール１０２によれば、位相の連続性が保たれているため、マーク周期変化による多少の振幅変化は発生するものの、著しい振幅変化は発生せず、回転体１０１の全周にわたり信号検出が可能となる。
【００４０】
また、マーク周期変化に対する信号振幅変化量は、フォトダイオードアレイを構成するフォトダイオードの積算数に依存する。このため、センサ３０２のマーク周期変化に対する信号振幅依存性と、想定する第２のマーク列における第１の周期Ｐ１に対する最大変化量比とから、第２の領域の長さＲ２を決定することが望ましい。例えば、第２のマーク列を固定のマーク周期（第２の周期Ｐ２）とする場合、マーク周期の比Ｐ２／Ｐ１が最大となるとき、第２の領域の長さＲ２はＲ２＝（ｎ±０．５）×Ｐ１（ｎ：自然数）と表すことができる。このときＰ１、Ｐ２の関係は、Ｐ２／Ｐ１＝（ｎ±０．５）／ｎとなる。比Ｐ２／Ｐ１がマーク周期変化に対する信号振幅依存性における信号振幅許容値の範囲内となるようにｎを決定し、予め設定される長さＲ２を決定することが望ましい。
【００４１】
続いて、図４（ｃ）を参照して、回転体１０１の表面の変位に伴って検出される検出電圧値Ｖに基づいてセンサ３０２から出力されるパルス信号について説明する。図４（ｃ）は、フォトダイオードアレイの検出電圧値Ｖに基づいてセンサ３０２から出力されるパルス信号を示す図である。得られた検出電圧値Ｖについて、センサ３０２は、以下の式（４）により表わされる中心電圧値Ｖｃに対し、Ｖ＞Ｖｃの場合にはＨｉｇｈレベルのパルス信号を出力し、Ｖ＜Ｖｃの場合にはＬｏｗレベルのパルス信号を出力する。
【００４２】
【数４】
2015129679.tif 000006
【００４３】
回転体１０１の表面のシームレススケール１０２において、第１の領域でのマーク１周期分の変位（第１の周期Ｐ１）に伴う反射パターン像３０６の変位量は、（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１×Ｐ１である。この変位量は、フォトダイオードアレイの配列周期と等しい。このため、回転体１０１の表面が第１の周期Ｐ１だけ変位して得られる検出電圧値Ｖは、中心電圧値Ｖｃを有する１周期の正弦波信号となり、このときセンサ３０２は１周期のパルスを出力する。このように、回転体１０１の表面の変位に伴ってセンサ３０２から出力されるパルス数を数えることにより、回転体１０１の表面変位量を求めることができる。
【００４４】
次に、図５を参照して、回転体１０１の表面速度の検出方法について説明する。図５は、シームレススケール１０２を備えた測定装置３００（速度測定装置）を用いて回転体１０１の表面速度を検出する方法を示す図である。ここでは、回転体１０１の表面変位と共に移動する、回転体１０１の表面のシームレススケール１０２上の特定のマークについて考える。
【００４５】
回転体１０１の表面の変位方向に対し、上流にあるセンサ３０２（第１のセンサ）にて、この特定マークを検出し、検出パルス５０１を出力することにより、時刻Ｔ１が確定する。また、回転体１０１の表面の変位により、回転体１０１の表面の変位方向に対し下流にあるセンサ３０２（第２のセンサ）にて、この特定マーク（同一マーク）を検出し、検出パルス５０２を出力することにより、時刻Ｔ２が確定する。そして、２つのセンサ３０２の間を特定マークが通過する時間（特定マーク検出時間差Ｔ２−Ｔ１）、および、特定マークの変位量に相当する２つのセンサの距離Ｄに基づいて、回転体１０１の表面の特定マークが２つのセンサの間を通過する速度Ｖを求める。速度Ｖは、以下の式（５）を用いて算出することができる。
【００４６】
【数５】
2015129679.tif 000007
【００４７】
このような速度検出方法を任意のマークに適用することにより、シームレススケール１０２上のマーク周期で速度の検出が可能となる。また、この速度検出方法は、シームレススケール１０２のマーク形成周期の精度に依存しない。このため、第２の領域においては、マーク列が所定の周期（第１の周期Ｐ１）と異なる周期（第２の周期Ｐ２）で形成されていても速度検出が可能となる。以上の方法によれば、回転体１０１の表面の全周にわたり、回転体１０１の表面の速度検出が可能となる。
【００４８】
次に、図６および図７を参照して、本実施例のシームレススケール１０２を用いた速度測定方法を実行する画像形成装置について説明する。まず、図６を参照して、本実施例における画像形成装置の構成について説明する。図６は、画像形成装置６０の構成図である。画像形成装置６０は、原稿の画像を読み取るリーダー部６１、画像形成部６２、給紙ユニット部６３、中間転写ユニット部６４、および、定着ユニット部６５を有する。
【００４９】
画像形成部６２において、光学ユニット６２１は、リーダー部６１で読み取られた画像データに応じて、変調されたレーザービームを、対応する各感光体ドラム６２２上に露光させ、静電潜像を形成する。各感光体ドラム６２２は、図６中の矢印の方向に一定の速度（等速）で回転駆動される。現像部６２３ａ、６２３ｂ、６２３ｃ、６２３ｄは、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの４色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納しており、各感光体ドラム６２２の静電潜像をトナーにより顕像化する。感光体ドラム６２２上のトナー像は、一次転写領域６２４において、中間転写ベルト６４１の表面に転写される。
【００５０】
中間転写ユニット部６４において、中間転写ベルト６４１（回転体１０１）は、駆動ローラ６４２、ステアリングローラ６４３、および、２次転写ローラ６４４に張り架けられている。駆動ローラ６４２は、不図示のモータに結合され、モータの回転により中間転写ベルト６４１を図中の矢印の方向に搬送させる。ステアリングローラ６４３は、中間転写ベルト６４１の搬送状態において、搬送方向と垂直な方向（垂直方向）に寄ったベルトをこの垂直方向に傾けることにより、元の位置に戻す。
【００５１】
中間転写ベルト６４１の材料はポリイミドであり、その端部にはシームレススケール１０２が形成されている。また、シームレススケール１０２に対向するように２つのセンサ３０２が配置されている。そして、各感光体ドラム６２２および中間転写ベルト６４１の速度が、一次転写領域６２４において等速となるように駆動制御される。この駆動制御方法については後述する。このように中間転写ベルト６４１上に転写されたトナー像は、二次転写領域６４５にて、給紙ユニット部６３から搬送ガイド６３１を経て供給されたシート上に転写される。中間転写ベルト６４１の表面に残留したトナーは、クリーニング部６４６によりクリーニングされる。
【００５２】
定着ユニット部６５において、二次転写領域６４５から搬送ガイド６５１により搬送されたシートには、トナー像が定着する。具体的には、熱源を備えた定着ローラ６５２および定着ローラ６５２に加圧される加圧ローラ６５３により、シートに対して定着処理が行われる。定着処理をされたシートは、排紙トレイ６５４に排出される。
【００５３】
次に、図７を参照して、中間転写ベルト６４１の駆動制御方法について説明する。図７は、中間転写ベルト６４１の表面速度を検出するセンサの構成図である。中間転写ベルト６４１の表面に形成されたシームレススケール１０２に対向して、所定の区間Ｄだけ離れて配置された２つのセンサ３０２が取り付けられている。モータ回転制御部７０１（測定手段）は、中間転写ベルト６４１（回転体１０１）とセンサ３０２との間の相対的変位または相対的速度を想定する。より具体的には、モータ回転制御部７０１は、各センサ３０２により検出された変位パルス信号に基づいて、中間転写ベルト６４１の表面速度を求める。モータ回転制御部７０１は、得られた中間転写ベルト６４１の表面速度に基づいて、駆動モータ７０２へ回転指示信号を出力する。駆動モータ７０２は、中間転写ベルト６４１の表面速度が所望の一定速度となるように回転駆動する。なお図７において、２つのセンサ３０２（第１のセンサおよび第２のセンサ）の配置は図５と異なるが、センサ３０２はいずれの位置に配置してもよく、これらに限定されるものではない。
【００５４】
このように本実施例では、中間転写ベルト６４１の表面にシームレススケール１０２を形成することにより、中間転写ベルト６４１の表面速度を常に正確に検出して制御することができる。これにより、中間転写ベルト６４１の全周において、表面に転写される各色トナーの相対的な色ずれが低減し、高画質な画像形成が可能な画像形成装置を提供することが可能となる。
【実施例２】
【００５５】
次に、本発明の実施例２におけるシームレススケール１０２の加工装置（製造装置）および加工方法（製造方法）について説明する。
【００５６】
図８は、シームレススケールの加工装置８００の構成図である。図８において、マーク形成制御手段８０４（制御手段）は、回転体駆動手段８０２（駆動手段）からの回転量情報（回転体１０１の回転量情報）に基づいて、マーク形成位置における回転体１０１の表面の変位情報（回転体表面変位情報）を算出する。マーク形成制御手段８０４は、回転体１０１の表面の変位量に同期して、第１の領域において、第１の周期Ｐ１で回転体１０１の表面に周期的にマーク列を形成するように、マーク形成手段８０５にマーク形成指令を出力する。
【００５７】
先頭マーク検出手段８０６（検出手段）は、回転体駆動手段８０２により最初に加工されたマーク（先頭マーク）の中心位置を検出する。すなわち先頭マーク検出手段８０６は、マーク形成手段８０５による加工位置から第１の距離だけ離れた検出位置において、回転体１０１の第１の領域に第１の周期Ｐで形成された第１のマーク列のうち最初に形成されたマーク（先頭マーク）を検出する。先頭マーク検出手段８０６は、先頭マークを検出すると、マーク形成制御手段８０４に対して先頭マーク検出手段８０６を出力する。マーク形成制御手段８０４は、先頭マーク検出信号を受け取ると、未加工領域部である第２の領域において、第２の周期Ｐ２で回転体１０１の表面にマークを形成するように、マーク形成手段８０５に対してマーク形成指令を出力する。
【００５８】
図９は、本実施例におけるシームレススケールの加工方法を示すフローチャートであり、回転体１０１の表面に所定のマーク列を形成するフローを示している。図９の各ステップは、主に、マーク形成制御手段８０４の指令に基づいて実行される。
【００５９】
まず、図９（ａ）を参照して、３つのループから構成されるマーク形成プロセスについて説明する。マーク形成が開始されると、１本目のマークが形成される。また、先頭マーク検出手段８０６により先頭マークの中心の到達が検出されるまで、ループ１が繰り返される。このようにループ１において、マーク形成制御手段８０４は、回転体１０１の表面の変位量に基づいて、マーク周期が第１の周期Ｐ１となるようにマークが形成される（ステップＳ９−１、Ｓ９−２）。
【００６０】
続いて、図１を参照して説明した第２の領域に形成される第２の周期Ｐ２およびマーク形成本数Ｎの算出方法について説明する。先頭マーク検出手段８０６により先頭マークの到達が検出されると、マーク形成制御手段８０４は、ループ２（ステップＳ９−４）、および、処理１（ステップＳ９−３）を実行する。
【００６１】
まず、ループ２（ステップＳ９−４）について説明する。第２の領域におけるマーク形成条件を求める処理１（ステップＳ９−３）が実行されている間も、回転体１０１は回転駆動している。そこで処理１（ステップＳ９−３）に要する時間を考慮して、マーク形成手段８０５は、先頭マーク検出手段８０６による先頭マークの検出後、ｋ本だけ第１の周期Ｐ１でマークを形成する（ステップＳ９−５）。そしてマーク形成制御手段８０４は、その間に処理１を終了する（ステップＳ９−４）。
【００６２】
続いて、図９（ｂ）および図１０を参照して、処理１（図９（ａ）中のステップＳ９−３）について説明する。図９（ｂ）は、処理１（ステップＳ９−３）のフローチャートである。図１０は、先頭マーク検出手段８０６により先頭マーク１００１が検出された時刻における、先頭マーク検出手段８０６とマーク形成位置１００２との関係を示す図である。
【００６３】
マーク形成制御手段８０４は、先頭マーク検出手段８０６で検出された先頭マーク１００１に関する情報に基づいて、先頭マーク１００１の検出時刻におけるマーク形成位置１００２と先頭マーク１００１との間の距離Ｒ２１を検出する（ステップＳ９−３−１）。距離Ｒ２１は、マーク形成位置１００２からの残りの加工長に相当する。同時に、マーク形成制御手段８０４は、回転体駆動手段８０２から得られた回転量情報（回転体表面変位情報）に基づいて、周期的なマーク形成の位相状態を算出する。そしてマーク形成制御手段８０４は、この検出時刻における、書込み途中の第１の周期Ｐ１のマーク形成の位相状態を算出し、マーク形成位置１００２から書込み途中のマーク１００３の書込み開始位置までの距離Ｒ２２を検出する（ステップＳ９−３−２）。
【００６４】
第２の領域へのマーク形成は、ループ２が終了してから実行される。このため第２の領域の長さＲ２は、マーク形成位置１００２から次のマーク形成位置までの距離（Ｐ１−Ｒ２２）とループ２で第１の周期Ｐ１でマーク形成される総加工長さ（ｋ×Ｐ１）とを距離Ｒ２１から減算して得られる（ステップＳ９−３−３）。これは、以下の式（６）のように表される。
【００６５】
【数６】
2015129679.tif 000008
【００６６】
続いて、マーク形成制御手段８０４は、算出された第２の領域の長さＲ２を用いて、第２の領域に形成されるマークの本数Ｎ（加工本数）および第２の周期Ｐ２（加工周期）を、実施例１にて説明した式（１）により算出する（ステップＳ９−３−４）。
【００６７】
最後に、図１における第２の領域のマーク形成について説明する。ループ２（ステップＳ９−４）が終了すると、マーク形成制御手段８０４は、第２の領域において、処理１（ステップＳ９−３）にて算出された第２の周期Ｐ２でマーク形成を開始する（ステップＳ９−７）。マーク形成制御手段８０４は、所望のデューティー比となるように、予め条件出しにより得られた結果に基づいて、マーク形成手段８０５のマーク形成条件を変更することもできる。マーク形成制御手段８０４は、マーク形成本数がＮ本になると、ループ３を終了し（ステップＳ９−６）、回転体１０１に対するマーク形成を終了する。
【００６８】
本実施例において、マーク形成制御手段８０４は、最初に形成されたマークの検出時刻におけるマーク列のうちの一つのマークの位相状態、および、加工位置と検出位置との間の距離に基づいて、回転体１０１の第２の領域の長さＲ２を算出する。好ましくは、マーク形成制御手段８０４は、第２の領域の長さＲ２を用いて、第２の領域に形成される第２のマーク列に含まれるマーク数、および、第２のマーク列が形成される第２の周期Ｐ２を算出する。そしてマーク形成制御手段８０４は、第１の領域に形成された第１のマーク列と位相の連続性が保たれた第２の周期Ｐ２で第２のマーク列を形成するように、マーク形成手段８０５を制御する。
【００６９】
このようにマーク形成制御手段８０４は、未加工領域である第２の領域において、第２の周期Ｐ２でマークを形成する。これにより、先頭に形成されたマークと最後に形成されるマークが第２の周期Ｐ２で結合され、回転体１０１の全周にわたって繋ぎ目のない（シームレスな）マーク形成を行うことができる。なお本実施例において、第２の領域に形成されるマーク列を固定周期であるとして説明しているが、図２を参照して実施例１で説明したように、第２の領域における位置に応じた任意のマーク列を形成してもよい。
【実施例３】
【００７０】
次に、本発明の実施例３におけるシームレススケール１０２の加工装置（製造装置）および加工方法（製造方法）について説明する。
【００７１】
図１１は、シームレススケールの加工装置１１００の構成図であり、回転体１０１の表面にシームレススケール１０２を加工する加工装置の概略を示している。図１１において、回転体１０１は、駆動ローラ１１０２を介して、駆動モータ１１０３により回転駆動される。図中の矢印は、回転体１０１の搬送方向を示している。駆動ローラ１１０２には、ロータリーエンコーダ１１０６が取り付けられている。マーク形成制御装置１１０４（マーク形成制御手段）は、ロータリーエンコーダ１１０６から得られた回転量情報および駆動ローラ１１０２の径（併せて、駆動ローラ回転情報）に基づき、マーク形成位置１００２における回転体１０１の表面の変位情報を算出する。なお、回転体１０１の表面の変位情報を直接に取得する方法として、ドップラー速度計を用いて回転体１０１の表面の速度情報を変位量に換算する方法もある。
【００７２】
マーク形成制御装置１１０４は、検出された回転体１０１の表面の変位量に同期して、第１の周期Ｐ１でマーク形成を行うように、レーザーマーカー１１０１（マーク形成手段）に対して加工指令を出力する。レーザーマーカー１１０１は、マーク形成制御装置１１０４から入力された加工指令に基づいて、回転体１０１の表面が第１の周期Ｐ１でレーザー加工されるように、加工レーザーを照射する。レーザーにより照射された領域は、回転体１０１の表面が塑性変形を引き起こして散乱部となる。回転体１０１上で加工されない領域は、正反射部として残る。加工部である散乱部からの正反射成分は、正反射部からの正反射光量に対し相対的に低くなる。このため、シームレススケール１０２から反射された光束は、周期的な明暗パターンからなる強度分布を有する。
【００７３】
最初に形成されたマークは、回転体１０１の回転駆動により一周し、マーク形成位置１００２に対して搬送方向（図中の矢印方向）の上流側から接近する。そして、マーク形成位置１００２から距離Ｒ２１だけ離れて配置された先頭マーク検出センサ１１０５（先頭マーク検出手段）により、先頭マークの中心の到達が検出される。先頭マーク検出センサ１１０５は、先頭マークを検出すると、マーク形成制御装置１１０４に対して先頭マーク検出信号を出力する。
【００７４】
ここで、先頭マークの中心の検出は、レーザーマーカー１１０１によるマーク形成がレーザー走査位置を中心に両側にマーク形成されることを考慮して、その走査位置を検出することに配慮した検出である。マーク形成制御装置１１０４は、先頭マーク検出センサ１１０５からの出力により、マーク形成位置１００２から先頭マークまでの距離Ｒ２１を検出することができる。先頭マーク検出センサ１１０５は、速度検出に用いられるセンサ３０２と同じ種類のものでもよい。
【００７５】
また同時刻において、先頭マーク検出センサ１１０５の設置位置、および、周期マーク書き込み信号の書き込み位相情報に基づいて、書込み途中であるマークのマーク形成開始位置からマーク形成位置１００２までの距離Ｒ２２を検出することができる。これらより、式（６）で表されるように、スケールの未加工領域である第２の領域の長さＲ２が決定される。マーク形成制御装置１１０４は、第２の領域の長さＲ２に基づいて、第２の領域に加工されるマークの第２の周期Ｐ２を決定する。またマーク形成制御装置１１０４は、第２の領域において、第２のピッチＰ２でマークを周期的に形成するように、レーザーマーカー１１０１を制御する。このように加工装置１１００は、回転体１０１の表面に正反射部および散乱部が周期的に配列されたシームレススケール１０２を形成する。
【００７６】
次に、図１２を参照して、図１における第１の領域および第２の領域に相当する部分の加工方法について具体的に説明する。図１２は、本実施例におけるシームレススケールの加工方法を示すフローチャートである。図１２の各ステップは、主に、マーク形成制御装置１１０４の指令に基づいて実行される。
【００７７】
図１２（ａ）は、回転体１０１の表面に所定のマーク列を形成するフローチャートを示している。まず、回転体１０１の表面上に第１の周期Ｐ１でマークが形成され、先頭マーク検出センサ１１０５により先頭マーク１００１が検出されるまで、ループ１が繰り返される（ステップＳ１２−１）。ループ１において、マーク形成制御装置１１０４は、図１２（ｃ）に示される処理２を実行する（ステップＳ１２−２）。
【００７８】
続いて、図１２（ｃ）を参照して、処理２について具体的に説明する。まず、マーク形成制御装置１１０４は、処理２に入ると、レーザーマーカー１１０１に対して加工指令を出力する。レーザーマーカー１１０１は、この加工指令に基づいて、マークを形成する（ステップＳ１２−２−１）。続いて、マーク形成制御装置１１０４は、マーク形成位置１００２における表面の変位情報を算出し、マーク周期内の表面変位累積量として算出結果が加算される（ステップＳ１２−２−２）。続いて、マーク形成制御装置１１０４は、表面変位累積量が長さＰ１に達しているか否かを判定する（ステップＳ１２−２−３）。表面変位累積量が長さＰ１に達していない場合、累積加算ループに戻り、表面変位量が長さＰ１に達するまで累積する（ステップＳ１２−２−２）。一方、表面変位累積量が長さＰ１に達している場合、表面変位累積量がリセットされ（ステップＳ１２−２−４）、本処理を終了する。このように、ループ１により先頭マークが検出されるまで、回転体１０１の表面上に第１の周期Ｐ１でマーク形成が実行される（ステップＳ１２−１）。
【００７９】
先頭マーク検出センサ１１０５により先頭マークの到達が検出されると、マーク形成制御装置１１０４は、ループ２（ステップＳ１２−４）および処理１（ステップＳ１２−３）を実行し、第２の周期Ｐ２およびマーク形成本数Ｎを算出する。まず、ループ２（ステップＳ１２−４）について説明する。処理１（ステップＳ１２−３）が実行されている間も、回転体１０１は回転駆動している。そこでマーク形成制御装置１１０４は、処理１（ステップＳ１２−３）に要する時間を考慮して、処理２（ステップＳ１２−５）により先頭マーク１００１の検出後から、引き続き第１の周期Ｐ１でｋ本のマーク形成を実行する。またマーク形成制御装置１１０４は、その間に、処理１（ステップＳ１２−３）を終了させる。
【００８０】
次に、図１２（ｂ）を参照して、処理１（ステップＳ１２−３）について具体的に説明する。先頭マーク検出センサ１１０５により先頭マーク１００１の中心の到達が検出されると、マーク形成制御装置１１０４は、検出時刻におけるマーク形成位置１００２から先頭マーク１００１までの距離Ｒ２１が求められる。これによりマーク形成制御装置１１０４は、マーク形成位置１００２から残りの加工長を算出することができる（ステップＳ１２−３−１）。同時に、マーク形成制御装置１１０４は、駆動ローラ１１０２に取り付けられたロータリーエンコーダ１００６により、マーク形成の位相状態を算出する。そしてマーク形成制御装置１１０４は、算出した位相状態に基づき、検出時刻における書込み途中の第１の周期Ｐ１のマーク形成の位相状態を算出する。またマーク形成制御装置１１０４は、マーク形成位置１００２から書込み途中のマーク１００３の書込み開始位置までの距離Ｒ２２を算出する（ステップＳ１２−３−２）。続いて、マーク形成制御装置１１０４は、式（６）で表される第２の領域の長さＲ２を算出する（ステップＳ１２−３−３）。そしてマーク形成制御装置１１０４は、第２の領域の長さＲ２に基づいて、式（１）により第２の周期Ｐ２（加工周期）、および、マーク形成本数Ｎ（加工本数）を算出する（ステップＳ１２−３−４）。
【００８１】
最後に、図１に示される第２の領域のマーク形成について説明する。ループ２（ステップＳ１２−４）が終了すると、ループ３（ステップＳ１２−６）に移行する。そしてマーク形成制御装置１１０４は、処理３（ステップＳ１２−７）において、第２の領域に対して第２の周期Ｐ２でマーク形成を開始する。
【００８２】
図１２（ｄ）を参照して、処理３（ステップＳ１２−７）について説明する。処理３は、マーク形成制御装置１１０４からレーザーマーカー１１０１に加工指令が出力されるタイミングが、表面変位累積量がＰ２となるときに実行される。それ以外の過程は、処理２（ステップＳ１２−５）と同様であるため、これらの説明は省略する。マーク形成本数がＮ本になると、ループ３を終了し（ステップＳ１２−６）、回転体１０１に対するマーク形成を終了する。
【００８３】
なお本実施例において、レーザーマーカー１１０１へ１回の加工指令が出力される。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、複数回のレーザー加工走査により１つのマークを形成する場合、それに対応して複数の加工指令をレーザーマーカー１１０１へ与えることができる。
【００８４】
このように本実施例では、第２の領域において第２の周期Ｐ２でマークが形成される。これにより、先頭マーク１００１と最後に形成するマークとが第２の周期Ｐ２にて結合され、回転体１０１の全周にわたり繋ぎ目なく（シームレスな）マークを形成することができる。なお本実施例では、第２の領域に形成されるマーク列が固定周期であるが、実施例１で説明したように、第２の領域における位置に応じた任意のマーク列を形成してもよい。
【実施例４】
【００８５】
次に、本発明の実施例４について説明する。実施例２、３では、マーク形成位置１００２が特定可能な場合について説明した。一方、マーク形成位置１００２の特定が困難な場合、新たな検出センサを設けることにより対応可能となる。
【００８６】
まず、図１３を参照して、本実施例におけるシームレススケールの加工装置について説明する。図１３は、シームレススケールの加工装置１３００の構成図である。本実施例の加工装置１３００は、未加工領域調整センサ１３０１（第２の検出手段）を備えている点で、実施例３の加工装置１１００と異なる。未加工領域調整センサ１３０１は、先頭マーク検出センサ１１０５（検出手段）に対し、回転体１０１の駆動方向（搬送方向）の下流側に、マーク形成位置１００２を跨いで距離Ｚ（第２の距離）だけ離れて配置されている。距離Ｚは、事前に計測されている。先頭マーク検出センサ１１０５および未加工領域調整センサ１３０１は、同一の固定部材に固定され、マーク形成位置１００２に対して位置調整可能な機構（位置調整手段）を含む。両方の検出センサを同一の固定部材に配置してこの位置調整機構を移動調整すると、両方の検出センサが互いに同じように移動する。
【００８７】
未加工領域調整センサ１３０１は、以下のように事前に位置調整を行う。本実施例の位置調整方法において、マーク形成位置１００２と未加工領域調整センサ１３０１との間の距離Ｒ２３が、第１の周期Ｐ１の整数倍となるように、未加工領域調整センサ１３０１の位置が調整される。具体的には、マーク形成制御装置１１０４から生成される加工指令信号をモニタし、加工指令信号と、未加工領域調整センサ１３０１にマークの中心が通過することで検出される信号の位相が一致するように、未加工領域調整センサ１３０１の位置調整が行われる。すなわち、この区間での検出位相を合わせることにより、区間内の全長を第１の周期Ｐ１の整数倍に調整することが可能となる。これにより、未加工領域調整センサ１３０１が検出するマーク検出位相と、マーク形成位置１００２で書き込まれるマーク位相とは、互いに同一であると考えることができる。
【００８８】
以上のように位置調整された状態において、マーク形成制御装置１１０４は、先頭マーク１００１が未加工領域調整センサ１３０１で検出されるまでに実行された加工指令回数Ｍをカウントする。これにより、マーク形成制御装置１１０４は、その区間に含まれる第１の周期Ｐ１で形成されたマークの数を求めることができる。そしてマーク形成制御装置１１０４は、以下の式（７）を用いて距離Ｒ２３を算出する。
【００８９】
【数７】
2015129679.tif 000009
【００９０】
またマーク形成制御装置１１０４は、算出された距離Ｒ２３、および、事前に計測された先頭マーク検出センサ１１０５と未加工領域調整センサ１３０１との間隔Ｚに基づいて、マーク形成位置１００２と先頭マーク検出センサ１１０５との間の距離Ｒ２１を求める。距離Ｒ２１は、以下の式（８）を用いて算出することができる。
【００９１】
【数８】
2015129679.tif 000010
【００９２】
これらの処理は、マーク形成の実行以前に行い、算出された距離Ｒ２１の値をメモリに格納し、以下に説明するマーク形成処理において使用する。なお、未加工領域調整センサ１３０１としては、先頭マーク検出センサ１１０５と同じ種類のセンサを用いることができる。
【００９３】
次に、図１４を参照して、図１における第１の領域および第２の領域に相当する部分の加工方法について具体的に説明する。図１４は、本実施例におけるシームレススケールの加工方法を示すフローチャートである。図１４の各ステップは、主に、マーク形成制御装置１１０４の指令に基づいて実行される。
【００９４】
マーク形成動作開始後、まず、回転体１０１の表面上に第１の周期Ｐ１でマークが形成される。そして先頭マーク検出センサ１１０５により先頭マーク１００１が検出されるまで、ループ１が繰り返される（ステップＳ１４−１）。ループ１では、図１４（ａ）に示される処理２が実行され、第１の周期Ｐ１でマークが形成される（ステップＳ１４−２）。なお、図１４（ａ）処理２は、実施例３における図１２（ｃ）と同じ処理であるため、その説明は省略する。
【００９５】
ループ１（ステップＳ１４−１）にて先頭マークが検出されると、ループ１の処理を終了し、ループ２（ステップＳ１４−４）および処理５（ステップＳ１４−３）が実行される。ループ２（ステップＳ１４−４）は、Ｒ２の計算時間を確保するための工程であり、計算時間を考慮し、第１の周期Ｐ１でｋ本のマークが形成される。これらの工程も、実施例３にて説明した図１２のループ２と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９６】
続いて、図１４（ｂ）を参照して、処理５（ステップＳ１４−３）について説明する。マーク形成制御装置１１０４は、駆動ローラ１１０２に取り付けられたロータリーエンコーダ１１０６により、マーク形成の位相状態を算出する。そして、検出時刻における、図１３に示されるマーク形成位置１００２から、書込み途中の第１の周期Ｐ１のマーク形成の位相状態を算出する。また、マーク形成位置１００２から書込み途中のマーク１００３の書込み開始位置までの距離Ｒ２２を求める。
【００９７】
続いてマーク形成制御装置１１０４は、マーク形成位置１００２から次のマーク形成位置までの距離（Ｐ１−Ｒ２２）を算出する。そしてマーク形成制御装置１１０４は、前述のように、式（８）を用いて事前に算出された距離Ｒ２１と合わせて、第２の領域の長さＲ２を、式（６）を用いて算出する（ステップＳ１４−３−２）。マーク形成制御装置１１０４は、この計算結果に基づいて、第２の領域における加工本数Ｎおよび第２の周期Ｐ２（加工周期）を算出する（ステップＳ１４−３−３）。ループ２（ステップＳ１４−４）の終了後、ループ３（ステップＳ１４−６）に移行する。そしてマーク形成制御装置１１０４は、第２の領域におけるマーク形成を開始する。Ｎ本のマーク形成が成されると、マーク形成を終了する。
【００９８】
このように本実施例では、マーク形成制御装置１１０４は、未加工領域調整センサ１３０１の位置を第１の周期の整数倍だけ離れた位置に調整するように位置調整手段を制御することにより、先頭マーク検出センサ１１０５と加工位置との間の距離を調整する。このような構成により、マーク形成位置１００２の位置の特定が困難な場合、別途設けた未加工領域調整センサ１３０１のマーク検出位相とレーザーマーカー１１０１との書込み位相とを同期させるように距離を調整することができる。また、マーク形成位置１００２と未加工領域調整センサ１３０１との距離を事前に検出して認識することにより、実施例３と同様の加工処理が可能となる。
【００９９】
マーク形成位置１００２と未加工領域調整センサ１３０１との間の距離は、第１の周期Ｐ１でのマーク形成の累積誤差が十分小さく、未加工領域調整センサ１３０１の検出位相とマーク形成位相との間にずれが生じないように短くすることが望ましい。また本実施例では、未加工領域調整センサ１３０１の調整を、加工指令信号と位相に合うように調整しているが、マーク形成信号の出力とマーク形成完了までに処理上の時間遅延がある場合、それを考慮した調整が望ましい。また、非加工部領域における第２の周期Ｐ２を固定周期としているが、第２の周期Ｐ２は実施例１で説明したように連続的に変化する周期で加工してもよい。また、実施例２〜４は、第２の領域における第２の周期Ｐ２のマーク形成方法をマーク形成指示タイミングでずらす方法を説明しているが、回転体１０１の駆動モータの回転速度を切り替えることにより所望のピッチを形成してもよい。
【０１００】
また各実施例において、光学式センサを用いた装置（または検出器）について説明しているが、これに限定されるものではない。各実施例は、例えば、磁気式センサを利用する磁性体シームレススケールにも適用可能である。このとき、シームレススケールに形成されたマーク列は、シームレススケールの磁性をＳ極とＮ極との間で周期的に変化させるように構成される。そしてセンサとして、磁界の変化を検出する磁気式センサが用いられる。磁気式センサは、磁界に応じて抵抗値が変化する複数の磁気抵抗効果素子を有し、複数の磁気抵抗効果素子から出力される信号（電圧）の加算処理を行うことにより検出信号を出力する。
【０１０１】
磁性体シームレススケールを加工する場合、まず第１の領域に第１の周期Ｐ１で回転体の表面に着磁ヘッドなどにより周期磁気パターンを着磁する。磁気式の先頭パターン検出センサにより、先頭磁気パターンが検出された場合、着磁周期が第２の周期Ｐ２となるように、例えば着磁ヘッドの着磁ピッチを調整する。そして第２の領域においては、第２の周期Ｐ２でＮ回の着磁をすればよい。また、速度測定を行う場合にも、実施例２〜４では光学式センサを用いているが、スケールのタイプに合わせて磁気式センサを用いることができる。
【０１０２】
各実施例によれば、振幅が低下するような繋ぎ目部分が存在しないシームレススケールを形成することが可能となり、回転体の全周に渡り、高精度な測定（変位測定または速度測定）を行うことができる。このため、繋ぎ目部分の影響を小さくすることにより回転体の変位または速度を高精度に検出可能なスケール、測定装置、画像形成装置、スケールの加工装置、および、スケールの加工方法を提供することができる。
【０１０３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０１  回転体
１０２  シームレススケール
【図８】
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【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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