專利名稱：原稿讀取器和光學讀取方法
技術領域：
本發(fā)明涉及原稿讀取器和光學讀取方法，更特別地，本發(fā)明涉及用于傳真設備、數字復印機、掃描儀等等的原稿讀取器和光學讀取方法，并通過由模塊1掃描從原稿以光學方式讀出文字和/或繪圖數據，并把讀出的數據轉換為電信號，這里，模塊1包括作為整體組成的光源、收縮光學系統(tǒng)和CCD。
背景技術：
隨著傳真設備或類似設備的通信技術以及主要涉及個人計算機的數據處理技術的迅速發(fā)展，已經使得從原稿讀出文字和/或繪圖數據并使用上述傳真設備傳輸讀出的數據或把該數據輸入到諸如個人計算機之類的數據處理單元成為必需。原稿讀取器是用于此目的的輸入裝置。
在這樣的原稿讀取器中，部分文字和/或繪圖數據通常是使用包括諸如線性CCD(電荷耦合設備)陣列之類的感光設備的傳感器以光學方式讀出的，并促使傳感器與原稿相對位置的移動，即掃描。因此，通過轉換成電子信號而從原稿讀出二維文字和/或繪圖數據是常見的。至于傳感器與原稿的相對移動，即掃描，在傳真設備的情況下，通過機械驅動裝置移動原稿。在掃描儀或類似設備的情況下，在促使傳感器移動的同時，原稿在原稿支撐臺上保持固定。
在各種文獻中公開了這種原稿讀取器的現有技術。作為一個例子，公開了一種圖像讀取器，該圖像讀取器包括第一滑架和第二滑架，第一滑架帶有用于從掃描表面接收光的鏡子，第二滑架帶有兩個用于從第一滑架鏡子接收光并形成直到CCD的光路的鏡子。該圖像讀取器進一步包括軸承支架、鏡子支架、和用于加固軸承支架與鏡子支架的加固元件，這里，軸承固定到軸承支架以便與在掃描方向移動的第二滑架接觸。這樣，圖像讀取器能夠快速地讀出圖像，而沒有搖動或偏差(參見文獻1日本公開的2000-253209)。
還公開了另一種圖像讀取器，其中，在掃描器支架上配置有馬達、速度改變齒輪、同步嚙合滑輪、和滑動器，并且在該支架上還通過彈簧配置了圖像傳感器單元。在這個圖像讀取器中，用于讀取的掃描器掃描的可靠性被適當地保持(參見文獻2日本公開的2001-77983)。此外，公開了一種用于圖像讀取器的反射器安裝配置。在該配置中，在其中裝配有光學單元的滑架還帶有裝配好的加固元件，反射器被束縛到該加固元件。這樣，提高了裝配反射器的可操作性和安裝的精確性(參見文獻3日本公開的2003-295342)。
然而，上述現有技術的原稿讀取器存在穩(wěn)定性、讀取的準確性、和尺寸與重量的縮小不夠的問題。

發(fā)明內容
鑒于上述現有技術中的上述問題提出本發(fā)明，且本發(fā)明具有提供能夠縮小尺寸、提高速度、簡化、并以高水平改善圖像質量的圖像讀取器的目的。
根據本發(fā)明的一方面，提供一種包含模塊的原稿讀取器，包括作為整體組成的用于照亮原稿的光源、帶有透鏡和鏡子的收縮光學系統(tǒng)、和行傳感器，用于通過使用行傳感器執(zhí)行主掃描以線性掃描原稿并在與主掃描方向垂直的方向輔助掃描以機械地掃描模塊、來讀出原稿表面數據。其中，該模塊具有在它的引力中心G附近擴展并與輔助掃描方向平行的金屬板框架；并且在穿透框架平坦部分的孔、并被引導至第二光學系統(tǒng)之前，收縮光學系統(tǒng)的光路在由多個鏡子組成的第一光學系統(tǒng)中在靠近框架平坦部分上原稿表面的一側往復多次，其中該第二光學系統(tǒng)離框架平坦部分的原稿表面更遠并由透鏡、CCD和鏡子組成的。
第一光學系統(tǒng)被置于并固定到框架的平坦部分。用于在輔助掃描方向驅動模塊的驅動源固定到框架的平坦部分，以便驅動源的驅動齒輪穿過在框架平坦部分中形成的凹槽，且驅動源的驅動齒輪通過用于傳送的傳動齒輪傳送驅動源的驅動功率。該傳動齒輪軸配備在框架平坦部分上與驅動源相對的一側上。
框架的平坦部分具有與軌道對應的滑動元件，用于在輔助掃描方向引導模塊。第一光學系統(tǒng)由一對基本平行的鏡子和單個鏡子構成，光路在該對基本平行的鏡子之間往復，單個鏡子用于促使光從原稿入射到該對鏡子上。所述的那對鏡子基本上與原稿表面垂直，單個鏡子位于與原稿表面相對的該對鏡子的側部，從原稿表面通向單個鏡子的光路與在該對鏡子之間往復的光路交叉，且該對鏡子與單個鏡子都有它們的末端，每一個末端由側板定位，末端的邊緣定位于框架的平坦部分上。
該模塊具有固定到框架平坦部分的同一表面的滾筒軸和輪軸，導線圍繞穿過滾筒與滑輪，用于驅動該模塊。導電元件安裝于框架的末端，并通過軌道電接地。滑動元件也作為導電元件。板簧裝配于框架上，并與第一光學系統(tǒng)中鏡子的末端部分接觸，鏡子與板簧的接觸部分能夠彼此相對滑動，從而把振動能量轉化為熱能，這樣削弱了鏡子的振動。
根據本發(fā)明的另一方面，提供一種包含模塊的原稿讀取器，它包括用于照明原稿的光源、收縮光學系統(tǒng)和行傳感器，其中，通過在與模塊移動的線性掃描方向垂直的方向進行掃描的同時使用行傳感器線性掃描來以光學方式讀出原稿。
根據本發(fā)明的其它方面，提供一種光學讀取原稿的方法，包括在與模塊移動的線性掃描方向垂直的方向進行掃描的同時，使用包括用于照明原稿的光源、收縮光學系統(tǒng)和行傳感器的行傳感器進行線性掃描的步驟。
其它的目的和特征將從隨后參考附圖的描述中變的清楚。
在本發(fā)明中，由于第一光學系統(tǒng)不穿過金屬板框架，有可能縮小金屬板框架的孔。這樣，有可能提高金屬板框架的穩(wěn)定性，使得CCD襯底與金屬板框架的平坦部分平行，可以容易地使電位穩(wěn)定。因此，有可能減小噪聲輻射并極度降低外部噪聲的不利影響。第二，由于第一和第二光學系統(tǒng)都能夠直接安置并固定于框架的平坦部分，因此能夠提高準確性。
第三，由于驅動齒輪、傳動齒輪和驅動滾筒都置于相同金屬板框架的同一表面，因此有可能提高準確性和穩(wěn)定性并保證穩(wěn)定的質量。第四，由于用于模塊掃描的導軌和第一與第二光學系統(tǒng)都置于同一部件的同一表面，因此提高了準確性。第五，由于通過一對側板來定位構成第一光學系統(tǒng)的鏡子組，通過使用一對側板定位第一光學系統(tǒng)。因此在按壓操作之后能獲得完全準確的定位，從而提高準確性，而不需要調整，并保證穩(wěn)定的質量。第六，由于用于驅動和引導導線的滾筒和滑輪被固定到相同部件，因此有可能提高穩(wěn)定性并保證穩(wěn)定運行。第七，金屬板框架的電位是穩(wěn)定的，并進一步提高了對于噪聲的可靠性。


圖1表示根據本發(fā)明處于完好裝配狀態(tài)的原稿讀取器100的外觀；圖2是表示根據本發(fā)明的除去外蓋81的圖1中原稿讀取器的透視圖；
圖3是表示根據本發(fā)明俯視的模塊1的透視圖；圖4是表示根據本發(fā)明除去頂部模塊外蓋16的圖3中模塊1的透視圖；圖5是根據本發(fā)明仰視的圖3中模塊1的透視圖；圖6是根據本發(fā)明除去作為組成部分的滾筒11的圖5中模塊1的透視圖；圖8(A)和圖8(B)是根據本發(fā)明用于原稿讀取器的第二光學系統(tǒng)的透視圖；圖9是表示圖3至圖6中示出的模塊1的剖視圖；圖10是表示俯視的金屬板框架4的透視圖；圖11是仰視的金屬板框架4的透視圖；圖12是模塊中示出的相應于圖9的側視圖。
具體實施例方式
將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1和圖2是表示根據本發(fā)明的原稿讀取器優(yōu)選實施例的總體外觀的透視圖。圖1表示處于完好裝配狀態(tài)的原稿讀取器100的外觀。如圖1所示，原稿讀取器100在頂部有外蓋81，且總體上相對平坦并基本上是矩形的。外蓋81的中央部分具有預定尺寸的原稿支撐表面(或原稿支撐部分)110，在該支撐表面110上設置將由原稿讀取器100讀出的原稿(未示出)。
圖2是表示除去外蓋81的圖1中原稿讀取器100的透視圖。在原稿讀取器100的內部，配置了許多用于執(zhí)行原稿讀取操作的組成部分。隨后的描述主要涉及與本發(fā)明直接相關的部分，而不描述與本發(fā)明的主題不直接相關的組成部分或本領域普通技術人員所熟知的傳統(tǒng)組成部分。原稿讀取器100包括相對細長的模塊1和前軌道8，其中，模塊1可沿著原稿支撐部件110上的對置軌道摩擦移動到圖2中的左側和右側，前軌道8在模塊1的前側延伸。
現在將參考圖3至圖6描述原稿讀取器100的模塊1。圖3是表示俯視的模塊1的透視圖。圖4是表示除去頂部模塊外蓋16的圖3模塊1的透視圖。圖5是仰視的圖3中模塊1的透視圖。圖6是除去作為組成部分的滾筒11的圖5中模塊1的透視圖。
模塊1包括框架(下文中也稱為金屬板框架)4、細長的線性燈(或光源)5、模塊1的驅動馬達(即，驅動源)6、導電部件9、滾筒11、滑輪12至14、模塊外蓋16和齒輪17與18。第一和第二光學系統(tǒng)2和3(分別參見圖7和圖8)在模塊1中與上面指出的驅動源6裝配在一起。金屬板框架4基本上配置在中央，即在模塊1的引力中心G的附近。
如以上所指出的，在根據本發(fā)明的原稿讀取器100中，通過在使用CCD32對原稿行進行線性掃描(下文中稱為主掃描)的同時、在與主掃描方向垂直的方向機械地掃描模塊1(下文中稱為輔助掃描)來掃描原稿表面，模塊1由照明原稿的燈5，以及使用透鏡31、鏡子與CCD32作為整體組成的收縮光學系統(tǒng)組成。
現在將參考圖7描述在模塊1中裝配并組成它的基本部分的第一光學系統(tǒng)2。第一光學系統(tǒng)2具有基本上與模塊1相等的長度。第一光學系統(tǒng)2具有第一到第三鏡子21到23、分別有定位部分24a、24b和25a、25b的側板24和25、和固定螺絲26、27。
接著將參考圖8(A)和圖8(B)描述裝配于模塊1并與第一光學系統(tǒng)2一起組成它的基本部分的第二光學系統(tǒng)3。第二光學系統(tǒng)3具有透鏡31、CCD32、第二框架33、第四到第六鏡子34到36、托架37、撐桿38和透鏡框39。
現在將參考圖10和圖11描述金屬板框架4。圖10是表示俯視的金屬板框架4的透視圖。圖11是仰視的金屬板框架4的透視圖。金屬板框架4具有平坦部分40、在平坦部分40內形成的為光路提供的孔41、兩側壁4x和4y、用于驅動齒輪的凹槽42、滑動元件安裝部分43、驅動導軌安裝部分44、在側板24和25內形成的定位孔45和46、和多個板簧401到403。
如上述所指出的，金屬板框架4具有平坦部分40，其穿過模塊1的引力中心G附近并與輔助掃描方向平行地擴展。收縮光學系統(tǒng)的光路在由鏡子21到23組成的第一光學系統(tǒng)2上靠近平坦部分40的原稿支撐表面的一側往復多次，然后穿過平坦部分40的光路凹槽(或孔)41，并通向第二光學系統(tǒng)3，第二光學系統(tǒng)3由透鏡31、CCD32和鏡子34-36組成，并位于平坦部分40上遠離原稿支撐表面110的一側。
如圖10中最佳示出的，通過固定螺絲把作為用于在輔助掃描方向驅動模塊1的驅動源的驅動馬達6(參見圖4)固定到金屬板框架4的平坦部分40。驅動馬達的軸具有外圍突起，其被安裝并置于在平坦部分40上形成的凹槽42內。如圖6所示，驅動馬達6的驅動齒輪61具有比平坦部分40的凹槽42的內徑更小的外徑，以便它穿過平坦部分40的凹槽(或孔)42。驅動齒輪61通過傳動齒輪7驅動滾筒11，其安裝于在平坦部分上與驅動馬達6相對的表面上提供的銷70上。
如圖5、圖10和圖11所示，平坦部分40具有安裝部分43a、43b，滑動元件82和83安裝在安裝部分43a、43b上。滑動元件82和83用通過彎曲作為導軌的前軌道8而形成的水平表面來支撐模塊1。在其中通過彎曲前軌道8而形成的水平表面作為導軌的結構、作為鏡子掃描系統(tǒng)的滑架支撐是常見的，在此不做詳細描述。
圖9是表示圖3至圖6中示出的模塊1的剖視圖，更特別地描述作為模塊1的基本組成單元的第一和第二光學系統(tǒng)2和3的操作或功能。圖12是圖1中示出的相應于圖9的側視圖。如圖9和圖12所示，第一光學系統(tǒng)2包括一對基本上平行的鏡子22與23，還有鏡子21，光路在兩個平行的鏡子22和23之間往復，鏡子21用于反射放在原稿表面110上的原稿的光以入射到鏡子22和23。鏡子22和23與原稿支撐表面110基本垂直，略靠近原稿支撐表面110的鏡子23的高度比離原稿支撐表面110更遠的鏡子22小。鏡子21被置于原稿支撐表面110上與鏡子22和23相對的一側。來自原稿支撐表面110通向鏡子21的光與往復于鏡子22和23的光路交叉。由于第一光學系統(tǒng)2的上述位置關系，可以由側板24和25(參見圖7)分別保持鏡子22和23的末端。此外，從鏡子21側入射的光在返回到鏡子21側之前在鏡子22與23之間往復。
如圖7所示，鏡子21到23的末端被板簧26和27推到側板24和25。側板24和25具有定位部分24a和25a、和彎曲部分24b和25b，并通過彎曲部分24b和25b的安裝孔以螺絲方式固定到平坦部分40。彎曲部分24b和25b把它們的尺寸輕微設置到減側(minus side)，以便調節(jié)固定螺絲的時候定位部分24a和25a被推向平坦部分40。
如圖3至圖5所示，被導線圍繞穿過的滾筒11和滑輪13與14的軸被固定到平臺框架部分40。另外，導電元件9安裝在金屬板框架4的末端，并通過前軌道8電接地。板簧401到403安裝在平坦部分40上，并分別與第一光學系統(tǒng)2的鏡子21到23接觸。此外，如圖10中所示，金屬板框架4具有沿著平坦部分40的對置側邊緣形成的彎曲壁4x和4y，從而形成基本的通道形(“]”形)的形狀。這個特別的形狀具有加固金屬板框架4的穩(wěn)定性的效果。
如上所述，具有基本上呈通道形截面輪廓的非常剛硬的金屬板框架4被置于引力中心G的附近，因此，第一和第二光學系統(tǒng)2與3和驅動馬達6安裝于設置在框架40中央的通道形平坦部分40上。從而提高了準確性。另外，板簧26和27安裝于框架的同一平坦部分40。這樣，在發(fā)生鏡子21到23振動而引起它們相對移動的情況下，鏡子21到23與板簧26和27的接觸部分的滑動具有把振動能量轉化為熱能以快速削弱鏡子21到23振動的效果。因此模塊1本身總體上受到很小的相對位置改變，從而可能獲得非常穩(wěn)定的性能和質量。
此外，對于其特別要求圖像質量改善和速度提高的復印機和類似的原稿讀取器，通常采取所謂的鏡子掃描桿。這個鏡子掃描系統(tǒng)包括第一滑架和第二滑架，第一滑架具有都固定到外殼的CCD和透鏡，用于由一個鏡子和遍及整個安裝掃描長度的光源掃描，第二滑架具有相對成90度角的兩個鏡子，并以第一滑架速度的一半速度跟隨在第一滑架之后，兩者相距相應于一半掃描長度的距離。這個鏡子掃描系統(tǒng)通過在原稿的掃描行與CCD的掃描行之間保持固定距離來掃描整個原稿。為了實現第一與第二滑架穩(wěn)定的相對移動，通常使用由導線和滑輪組成的機構。特別地，帶有固定到外殼的導線的驅動單元用于驅動。
與上面描述的現有技術的原稿讀取器相比，似乎根據本發(fā)明的原稿讀取器更容易受到振動的不利影響或受到由驅動系統(tǒng)產生的類似影響，其中，在根據本發(fā)明的原稿讀取器中，在相同的金屬板框架上安裝了包含驅動源的第一和第二光學系統(tǒng)。然而，從隨后的描述中將理解到該不利影響是相當小的。
首先將描述鏡子掃描系統(tǒng)與驅動系統(tǒng)的振動之間的關系。所熟知的是，在這個類型的原稿讀取器中由于諸如馬達和齒輪之類的驅動系統(tǒng)產生的振動而導致圖像質量惡化。然而，在相鄰行的掃描寬度方面，驅動系統(tǒng)實際產生的振動達到百分之幾的差值，且這個程度對固有的圖像質量沒有影響。即使在有顏色的情況下，25％或25％以下的差別對圖像質量沒有不利影響。僅僅當掃描寬度差值超過50％時，不利影響才變的明顯。鏡子掃描系統(tǒng)圖像質量的惡化是由透鏡和CCD與第一和第二光學系統(tǒng)之間的相對運動引起的。例如，在CCD繞透鏡旋轉的振動情況下，不利影響增大到與收縮光學系統(tǒng)的放大率相對應的程度，這樣，不利影響增大到大約10倍。這樣的單元以分散方式安置于大約500mm×500mm的外殼中，且第一和第二滑架在掃描方向受導線限制。因此，規(guī)定不同的操作以保證足夠的穩(wěn)定性，以用于維持相對的位置關系。另外，驅動系統(tǒng)需要足夠的措施來預防振動。
在根據本發(fā)明的原稿讀取器中，驅動系統(tǒng)和讀取系統(tǒng)都被固定到相同金屬板框架的同一表面上。因此，上述相對移動發(fā)生的可能性幾乎是零或者很低?？紤]到在第一光學系統(tǒng)中鏡子的振動，比在鏡子掃描系統(tǒng)中更好的預防振動措施是必要的。根據本發(fā)明，采用有效的措施是可能的。第二光學系統(tǒng)中的鏡子的尺寸足夠小，從而免除了對圖像質量有不利影響的振動的產生。因此，像那些上面指出的板簧不是必需的。
對本領域普通技術人員來說將存在構造中的改變，且在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以作出各種明顯不同的修改和實施例。在前面的描述和附圖中陳述的內容僅僅是為了例證而提供的。因此，本發(fā)明打算把前面的描述視為是例證性的，而不是限定性的。
權利要求
1.一種包含模塊的原稿讀取器，包括作為整體組成的用于照明原稿的光源、具有透鏡和鏡子的收縮光學系統(tǒng)、和行傳感器，用于通過使用行傳感器執(zhí)行主掃描以線性地掃描原稿、并通過執(zhí)行輔助掃描以在與主掃描方向垂直的方向上機械地掃描模塊來讀出原稿表面的數據，其中該模塊具有在它的引力中心附近擴展并與輔助掃描方向平行的金屬板框架；和在穿過框架平坦部分的孔并被引導至平坦部分第二光學系統(tǒng)之前，收縮光學系統(tǒng)的光路在由多個鏡子構成的第一光學系統(tǒng)中、在靠近框架平坦部分上原稿表面的一側往復多次，其中所述第二光學系統(tǒng)離框架平坦部分的原稿表面更遠設置且由透鏡、CCD和鏡子構成。
2.根據權利要求1所述的原稿讀取器，其中第一光學系統(tǒng)被置于并固定到框架的平坦部分。
3.根據權利要求1和2之一所述的原稿讀取器，其中用于在輔助掃描方向驅動模塊的驅動源被固定到框架的平坦部分，以便驅動源的驅動齒輪穿過在框架平坦部分內形成的凹槽，且驅動源的驅動齒輪通過用于傳動的傳動齒輪的軸傳送驅動源的驅動功率，該傳動齒輪軸配備在框架平坦部分上與驅動源相對的一側上。
4.根據權利要求1至3之一所述的原稿讀取器，其中框架的平坦部分具有與軌道相對應的滑動元件，以在輔助掃描方向引導模塊。
5.根據權利要求1至4之一所述的原稿讀取器，其中第一光學系統(tǒng)由一對基本上平行的鏡子和用于促使光從原稿入射到該對鏡子上的單個鏡子組成，光路在該對基本平行的鏡子之間往復，該對鏡子基本上與原稿表面垂直，單個鏡子位于與原稿表面相對的該對鏡子的側部，從原稿表面通向單個鏡子的光路與在該對鏡子之間往復的光路交叉，且該對鏡子和單個鏡子具有它們的末端，每一個末端由側板定位，末端的邊緣被定位于框架的平坦部分上。
6.根據權利要求1至5之一所述的原稿讀取器，其中所述模塊具有固定到框架平坦部分的同一表面的滾筒軸和滑輪軸，導線圍繞通過滾筒和滑輪，以驅動模塊。
7.根據權利要求1-6之一所述的原稿讀取器，其中導電元件安裝在框架的末端，并通過軌道電接地。
8.根據權利要求4至8之一所述的原稿讀取器，其中滑動元件也作為導電元件。
9.根據權利要求1至8之一所述的原稿讀取器，其中板簧被安裝于框架上并與第一光學系統(tǒng)中鏡子的末端部分接觸，鏡子與板簧的接觸部分能夠彼此地相對滑動，從而把振動能量轉化為熱能，這樣削弱了鏡子的振動。
10.一種包含模塊的原稿讀取器，包括用于照明原稿的光源、收縮光學系統(tǒng)和行傳感器，其中通過在與模塊移動的線性掃描方向垂直的方向進行掃描的同時使用行傳感器線性掃描來以光學方式讀取原稿。
11.一種光學讀取原稿的方法，包括在與模塊移動的線性掃描方向垂直的方向進行掃描的同時，使用包含用于照明原稿的光源、收縮光學系統(tǒng)和行傳感器的行傳感器進行線性掃描的步驟。
全文摘要
在原稿讀取器(100)的原稿表面(110)上移動的模塊(1)具有被置于它的引力中心G附近并具有基本上通道一樣形狀的金屬板框架4。第一和第二光學系統(tǒng)(2)與(3)和驅動源(6)與金屬板框架(4)的平坦部分(40)整體裝配。因此，得到一種用于傳真設備和圖像掃描器的尺寸減小、質量提高和準確性提高的原稿讀取器。
文檔編號H04N1/193GK1678014SQ20051006974
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權日2004年3月31日
發(fā)明者內田徹, 莊司和哉 申請人:日本電氣株式會社