CN100512366C - 原稿读取器和光学读取方法 - Google Patents

Abstract

一种包含模块的原稿读取器，模块包括：作为整体组成的照明原稿的光源、具有透镜和镜子的收缩光学系统、和行传感器，通过使用行传感器执行主扫描以线性地扫描原稿、并通过执行辅助扫描以在与主扫描方向垂直的方向上机械地扫描模块来读出原稿表面的数据。模块具有在它的引力中心附近并与辅助扫描方向平行地扩展的金属板框架；和在收缩光学系统的光路穿过框架平坦部分的孔并被引导至第二光学系统之前，收缩光学系统的光路在由多个镜子构成的第一光学系统中靠近框架平坦部分上的原稿表面的一侧往复多次，所述第二光学系统离框架平坦部分的原稿表面更远设置且由透镜、CCD和镜子构成。因此得到用于传真设备和图像扫描器的尺寸减小、质量提高和准确性提高的原稿读取器。

Description

原稿读取器和光学读取方法

技术领域

本发明涉及原稿读取器和光学读取方法，更特别地，本发明涉及用于传真设备、数字复印机、扫描仪等等的原稿读取器和光学读取方法，并通过由模块1扫描从原稿以光学方式读出文字和/或绘图数据，并把读出的数据转换为电信号，这里，模块1包括作为整体组成的光源、收缩光学系统和CCD。

背景技术

随着传真设备或类似设备的通信技术以及主要涉及个人计算机的数据处理技术的迅速发展，已经使得从原稿读出文字和/或绘图数据并使用上述传真设备传输读出的数据或把该数据输入到诸如个人计算机之类的数据处理单元成为必需。原稿读取器是用于此目的的输入装置。

在这样的原稿读取器中，部分文字和/或绘图数据通常是使用包括诸如线性CCD(电荷耦合设备)阵列之类的感光设备的传感器以光学方式读出的，并促使传感器与原稿相对位置的移动，即扫描。因此，通过转换成电子信号而从原稿读出二维文字和/或绘图数据是常见的。至于传感器与原稿的相对移动，即扫描，在传真设备的情况下，通过机械驱动装置移动原稿。在扫描仪或类似设备的情况下，在促使传感器移动的同时，原稿在原稿支撑台上保持固定。

在各种文献中公开了这种原稿读取器的现有技术。作为一个例子，公开了一种图像读取器，该图像读取器包括第一滑架和第二滑架，第一滑架带有用于从扫描表面接收光的镜子，第二滑架带有两个用于从第一滑架镜子接收光并形成直到CCD的光路的镜子。该图像读取器进一步包括轴承支架、镜子支架、和用于加固轴承支架与镜子支架的加固元件，这里，轴承固定到轴承支架以便与在扫描方向移动的第二滑架接触。这样，图像读取器能够快速地读出图像，而没有摇动或偏差(参见文献1：日本公开的2000-253209)。

还公开了另一种图像读取器，其中，在扫描器支架上配置有马达、速度改变齿轮、同步啮合滑轮、和滑动器，并且在该支架上还通过弹簧配置了图像传感器单元。在这个图像读取器中，用于读取的扫描器扫描的可靠性被适当地保持(参见文献2：日本公开的2001-77983)。此外，公开了一种用于图像读取器的反射器安装配置。在该配置中，在其中装配有光学单元的滑架还带有装配好的加固元件，反射器被束缚到该加固元件。这样，提高了装配反射器的可操作性和安装的精确性(参见文献3：日本公开的2003-295342)。

然而，上述现有技术的原稿读取器存在稳定性、读取的准确性、和尺寸与重量的缩小不够的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术中的上述问题提出本发明，且本发明具有提供能够缩小尺寸、提高速度、简化、并以高水平改善图像质量的图像读取器的目的。

根据本发明的一方面，提供一种包含模块的原稿读取器，所述模块包括：作为整体组成的用于照明原稿的光源、具有透镜和镜子的收缩光学系统、和行传感器，用于通过使用行传感器执行主扫描以线性地扫描原稿、并通过执行辅助扫描以在与主扫描方向垂直的方向上机械地扫描模块来读出原稿表面的数据。其中：该模块具有在它的引力中心附近并与辅助扫描方向平行地扩展的金属板框架；和在收缩光学系统的光路穿过框架平坦部分的孔并被引导至第二光学系统之前，收缩光学系统的光路在由多个镜子构成的第一光学系统中靠近框架平坦部分上的原稿表面的一侧往复多次，其中所述第二光学系统离框架平坦部分的原稿表面更远设置且由透镜、CCD和镜子构成。

第一光学系统被置于并固定到框架的平坦部分。用于在辅助扫描方向驱动模块的驱动源固定到框架的平坦部分，以便驱动源的驱动齿轮穿过在框架平坦部分中形成的凹槽，且驱动源的驱动齿轮通过用于传送的传动齿轮传送驱动源的驱动功率。该传动齿轮轴配备在框架平坦部分上与驱动源相对的一侧上。

框架的平坦部分具有与轨道对应的滑动元件，用于在辅助扫描方向引导模块。第一光学系统由一对基本平行的镜子和单个镜子构成，光路在该对基本平行的镜子之间往复，单个镜子用于促使光从原稿入射到该对镜子上。所述的那对镜子基本上与原稿表面垂直，单个镜子位于与原稿表面相对的该对镜子的侧部，从原稿表面通向单个镜子的光路与在该对镜子之间往复的光路交叉，且该对镜子与单个镜子都有它们的末端，每一个末端由侧板定位，末端的边缘定位于框架的平坦部分上。

该模块具有固定到框架平坦部分的同一表面的滚筒轴和轮轴，导线围绕穿过滚筒与滑轮，用于驱动该模块。导电元件安装于框架的末端，并通过轨道电接地。滑动元件也作为导电元件。板簧装配于框架上，并与第一光学系统中镜子的末端部分接触，镜子与板簧的接触部分能够彼此相对滑动，从而把振动能量转化为热能，这样削弱了镜子的振动。

根据本发明的另一方面，提供一种包含模块的原稿读取器，它包括用于照明原稿的光源、收缩光学系统和行传感器，其中，通过在与模块移动的线性扫描方向垂直的方向进行扫描的同时使用行传感器线性扫描来以光学方式读出原稿。

根据本发明的其它方面，提供一种光学读取原稿的方法，包括在与模块移动的线性扫描方向垂直的方向进行扫描的同时，使用包括用于照明原稿的光源、收缩光学系统和行传感器的行传感器进行线性扫描的步骤。

其它的目的和特征将从随后参考附图的描述中变的清楚。

在本发明中，由于第一光学系统不穿过金属板框架，有可能缩小金属板框架的孔。这样，有可能提高金属板框架的稳定性，使得CCD衬底与金属板框架的平坦部分平行，可以容易地使电位稳定。因此，有可能减小噪声辐射并极度降低外部噪声的不利影响。第二，由于第一和第二光学系统都能够直接安置并固定于框架的平坦部分，因此能够提高准确性。

第三，由于驱动齿轮、传动齿轮和驱动滚筒都置于相同金属板框架的同一表面，因此有可能提高准确性和稳定性并保证稳定的质量。第四，由于用于模块扫描的导轨和第一与第二光学系统都置于同一部件的同一表面，因此提高了准确性。第五，由于通过一对侧板来定位构成第一光学系统的镜子组，通过使用一对侧板定位第一光学系统。因此在按压操作之后能获得完全准确的定位，从而提高准确性，而不需要调整，并保证稳定的质量。第六，由于用于驱动和引导导线的滚筒和滑轮被固定到相同部件，因此有可能提高稳定性并保证稳定运行。第七，金属板框架的电位是稳定的，并进一步提高了对于噪声的可靠性。

附图说明

图1表示根据本发明处于完好装配状态的原稿读取器100的外观；

图2是表示根据本发明的除去外盖81的图1中原稿读取器的透视图；

图3是表示根据本发明俯视的模块1的透视图；

图4是表示根据本发明除去顶部模块外盖16的图3中模块1的透视图；

图5是根据本发明仰视的图3中模块1的透视图；

图6是根据本发明除去作为组成部分的滚筒11的图5中模块1的透视图；

图8(A)和图8(B)是根据本发明用于原稿读取器的第二光学系统的透视图；

图9是表示图3至图6中示出的模块1的剖视图；

图10是表示俯视的金属板框架4的透视图；

图11是仰视的金属板框架4的透视图；

图12是模块中示出的相应于图9的侧视图。

具体实施方式

将参考附图描述本发明的优选实施例。

图1和图2是表示根据本发明的原稿读取器优选实施例的总体外观的透视图。图1表示处于完好装配状态的原稿读取器100的外观。如图1所示，原稿读取器100在顶部有外盖81，且总体上相对平坦并基本上是矩形的。外盖81的中央部分具有预定尺寸的原稿支撑表面(或原稿支撑部分)110，在该支撑表面110上设置将由原稿读取器100读出的原稿(未示出)。

图2是表示除去外盖81的图1中原稿读取器100的透视图。在原稿读取器100的内部，配置了许多用于执行原稿读取操作的组成部分。随后的描述主要涉及与本发明直接相关的部分，而不描述与本发明的主题不直接相关的组成部分或本领域普通技术人员所熟知的传统组成部分。原稿读取器100包括相对细长的模块1和前轨道8，其中，模块1可沿着原稿支撑部件110上的对置轨道摩擦移动到图2中的左侧和右侧，前轨道8在模块1的前侧延伸。

现在将参考图3至图6描述原稿读取器100的模块1。图3是表示俯视的模块1的透视图。图4是表示除去顶部模块外盖16的图3模块1的透视图。图5是仰视的图3中模块1的透视图。图6是除去作为组成部分的滚筒11的图5中模块1的透视图。

模块1包括框架(下文中也称为金属板框架)4、细长的线性灯(或光源)5、模块1的驱动马达(即，驱动源)6、导电部件9、滚筒11、滑轮12至14、模块外盖16和齿轮17与18。第一和第二光学系统2和3(分别参见图7和图8)在模块1中与上面指出的驱动源6装配在一起。金属板框架4基本上配置在中央，即在模块1的引力中心G的附近。

如以上所指出的，在根据本发明的原稿读取器100中，通过在使用CCD 32对原稿行进行线性扫描(下文中称为主扫描)的同时、在与主扫描方向垂直的方向机械地扫描模块1(下文中称为辅助扫描)来扫描原稿表面，模块1由照明原稿的灯5，以及使用透镜31、镜子与CCD 32作为整体组成的收缩光学系统组成。

现在将参考图7描述在模块1中装配并组成它的基本部分的第一光学系统2。第一光学系统2具有基本上与模块1相等的长度。第一光学系统2具有第一到第三镜子21到23、分别有定位部分24a、24b和25a、25b的侧板24和25、和固定螺丝26、27。

接着将参考图8(A)和图8(B)描述装配于模块1并与第一光学系统2一起组成它的基本部分的第二光学系统3。第二光学系统3具有透镜31、CCD 32、第二框架33、第四到第六镜子34到36、托架37、撑杆38和透镜框39。

现在将参考图10和图11描述金属板框架4。图10是表示俯视的金属板框架4的透视图。图11是仰视的金属板框架4的透视图。金属板框架4具有平坦部分40、在平坦部分40内形成的为光路提供的孔41、两侧壁4x和4y、用于驱动齿轮的凹槽42、滑动元件安装部分43、驱动导轨安装部分44、在侧板24和25内形成的定位孔45和46、和多个板簧401到403。

如上述所指出的，金属板框架4具有平坦部分40，其穿过模块1的引力中心G附近并与辅助扫描方向平行地扩展。收缩光学系统的光路在由镜子21到23组成的第一光学系统2上靠近平坦部分40的原稿支撑表面的一侧往复多次，然后穿过平坦部分40的光路凹槽(或孔)41，并通向第二光学系统3，第二光学系统3由透镜31、CCD 32和镜子34-36组成，并位于平坦部分40上远离原稿支撑表面110的一侧。

如图10中最佳示出的，通过固定螺丝把作为用于在辅助扫描方向驱动模块1的驱动源的驱动马达6(参见图4)固定到金属板框架4的平坦部分40。驱动马达的轴具有外围突起，其被安装并置于在平坦部分40上形成的凹槽42内。如图6所示，驱动马达6的驱动齿轮61具有比平坦部分40的凹槽42的内径更小的外径，以便它穿过平坦部分40的凹槽(或孔)42。驱动齿轮61通过传动齿轮7驱动滚筒11，其安装于在平坦部分上与驱动马达6相对的表面上提供的销70上。

如图5、图10和图11所示，平坦部分40具有安装部分43a、43b，滑动元件82和83安装在安装部分43a、43b上。滑动元件82和83用通过弯曲作为导轨的前轨道8而形成的水平表面来支撑模块1。在其中通过弯曲前轨道8而形成的水平表面作为导轨的结构、作为镜子扫描系统的滑架支撑是常见的，在此不做详细描述。

图9是表示图3至图6中示出的模块1的剖视图，更特别地描述作为模块1的基本组成单元的第一和第二光学系统2和3的操作或功能。图12是图1中示出的相应于图9的侧视图。如图9和图12所示，第一光学系统2包括一对基本上平行的镜子22与23，还有镜子21，光路在两个平行的镜子22和23之间往复，镜子21用于反射放在原稿表面110上的原稿的光以入射到镜子22和23。镜子22和23与原稿支撑表面110基本垂直，略靠近原稿支撑表面110的镜子23的高度比离原稿支撑表面110更远的镜子22小。镜子21被置于原稿支撑表面110上与镜子22和23相对的一侧。来自原稿支撑表面110通向镜子21的光与往复于镜子22和23的光路交叉。由于第一光学系统2的上述位置关系，可以由侧板24和25(参见图7)分别保持镜子22和23的末端。此外，从镜子21侧入射的光在返回到镜子21侧之前在镜子22与23之间往复。

如图7所示，镜子21到23的末端被板簧26和27推到侧板24和25。侧板24和25具有定位部分24a和25a、和弯曲部分24b和25b，并通过弯曲部分24b和25b的安装孔以螺丝方式固定到平坦部分40。弯曲部分24b和25b把它们的尺寸轻微设置到减侧(minus side)，以便调节固定螺丝的时候定位部分24a和25a被推向平坦部分40。

如图3至图5所示，被导线围绕穿过的滚筒11和滑轮13与14的轴被固定到平台框架部分40。另外，导电元件9安装在金属板框架4的末端，并通过前轨道8电接地。板簧401到403安装在平坦部分40上，并分别与第一光学系统2的镜子21到23接触。此外，如图10中所示，金属板框架4具有沿着平坦部分40的对置侧边缘形成的弯曲壁4x和4y，从而形成基本的通道形(“]”形)的形状。这个特别的形状具有加固金属板框架4的稳定性的效果。

如上所述，具有基本上呈通道形截面轮廓的非常刚硬的金属板框架4被置于引力中心G的附近，因此，第一和第二光学系统2与3和驱动马达6安装于设置在框架40中央的通道形平坦部分40上。从而提高了准确性。另外，板簧26和27安装于框架的同一平坦部分40。这样，在发生镜子21到23振动而引起它们相对移动的情况下，镜子21到23与板簧26和27的接触部分的滑动具有把振动能量转化为热能以快速削弱镜子21到23振动的效果。因此模块1本身总体上受到很小的相对位置改变，从而可能获得非常稳定的性能和质量。

此外，对于其特别要求图像质量改善和速度提高的复印机和类似的原稿读取器，通常采取所谓的镜子扫描杆。这个镜子扫描系统包括第一滑架和第二滑架，第一滑架具有都固定到外壳的CCD和透镜，用于由一个镜子和遍及整个安装扫描长度的光源扫描，第二滑架具有相对成90度角的两个镜子，并以第一滑架速度的一半速度跟随在第一滑架之后，两者相距相应于一半扫描长度的距离。这个镜子扫描系统通过在原稿的扫描行与CCD的扫描行之间保持固定距离来扫描整个原稿。为了实现第一与第二滑架稳定的相对移动，通常使用由导线和滑轮组成的机构。特别地，带有固定到外壳的导线的驱动单元用于驱动。

与上面描述的现有技术的原稿读取器相比，似乎根据本发明的原稿读取器更容易受到振动的不利影响或受到由驱动系统产生的类似影响，其中，在根据本发明的原稿读取器中，在相同的金属板框架上安装了包含驱动源的第一和第二光学系统。然而，从随后的描述中将理解到该不利影响是相当小的。

首先将描述镜子扫描系统与驱动系统的振动之间的关系。所熟知的是，在这个类型的原稿读取器中由于诸如马达和齿轮之类的驱动系统产生的振动而导致图像质量恶化。然而，在相邻行的扫描宽度方面，驱动系统实际产生的振动达到百分之几的差值，且这个程度对固有的图像质量没有影响。即使在有颜色的情况下，25％或25％以下的差别对图像质量没有不利影响。仅仅当扫描宽度差值超过50％时，不利影响才变的明显。镜子扫描系统图像质量的恶化是由透镜和CCD与第一和第二光学系统之间的相对运动引起的。例如，在CCD绕透镜旋转的振动情况下，不利影响增大到与收缩光学系统的放大率相对应的程度，这样，不利影响增大到大约10倍。这样的单元以分散方式安置于大约500mm x 500mm的外壳中，且第一和第二滑架在扫描方向受导线限制。因此，规定不同的操作以保证足够的稳定性，以用于维持相对的位置关系。另外，驱动系统需要足够的措施来预防振动。

在根据本发明的原稿读取器中，驱动系统和读取系统都被固定到相同金属板框架的同一表面上。因此，上述相对移动发生的可能性几乎是零或者很低。考虑到在第一光学系统中镜子的振动，比在镜子扫描系统中更好的预防振动措施是必要的。根据本发明，采用有效的措施是可能的。第二光学系统中的镜子的尺寸足够小，从而免除了对图像质量有不利影响的振动的产生。因此，像那些上面指出的板簧不是必需的。

对本领域普通技术人员来说将存在构造中的改变，且在不偏离本发明范围的情况下，可以作出各种明显不同的修改和实施例。在前面的描述和附图中陈述的内容仅仅是为了例证而提供的。因此，本发明打算把前面的描述视为是例证性的，而不是限定性的。

Claims (9)

1.一种包含模块的原稿读取器，所述模块包括：作为整体组成的用于照明原稿的光源、具有透镜和镜子的收缩光学系统、和行传感器，用于通过使用行传感器执行主扫描以线性地扫描原稿、并通过执行辅助扫描以在与主扫描方向垂直的方向上机械地扫描所述模块来读出原稿表面的数据，其中：

该模块具有在它的引力中心附近并与辅助扫描方向平行地扩展的金属板框架；和

在收缩光学系统的光路穿过框架平坦部分的孔并被引导至第二光学系统之前，收缩光学系统的光路在由多个镜子构成的第一光学系统中靠近原稿表面的一侧往复多次，其中所述第二光学系统离原稿表面更远设置且由透镜、CCD和镜子构成。

2.根据权利要求1所述的原稿读取器，其中第一光学系统被置于并固定到框架的平坦部分。

3.根据权利要求1或2所述的原稿读取器，其中用于在辅助扫描方向驱动模块的驱动源被固定到框架的平坦部分，以便驱动源的驱动齿轮穿过在框架平坦部分内形成的凹槽，且驱动源的驱动齿轮通过用于传动的传动齿轮的轴传送驱动源的驱动功率，该传动齿轮轴配备在框架平坦部分上与驱动源相对的一侧上。

4.根据权利要求1所述的原稿读取器，其中框架的平坦部分具有与轨道相对应的滑动元件，以在辅助扫描方向引导模块。

5.根据权利要求1所述的原稿读取器，其中第一光学系统由一对基本上平行的镜子和用于促使光从原稿入射到该对镜子上的单个镜子组成，光路在该对基本平行的镜子之间往复，该对镜子基本上与原稿表面垂直，单个镜子位于与原稿表面相对的该对镜子的侧部，从原稿表面通向单个镜子的光路与在该对镜子之间往复的光路交叉，且该对镜子和单个镜子具有它们的末端，每一个末端由侧板定位，末端的边缘被定位于框架的平坦部分上。

6.根据权利要求3所述的原稿读取器，其中所述模块具有固定到框架平坦部分的同一表面的滚筒轴和滑轮轴，导线围绕通过滚筒和滑轮，以驱动所述模块。

7.根据权利要求1所述的原稿读取器，其中导电元件安装在框架的末端，并通过轨道电接地。

8.根据权利要求4所述的原稿读取器，其中滑动元件也作为导电元件。

9.根据权利要求2所述的原稿读取器，其中板簧被安装于框架上并分别与第一光学系统中镜子的末端部分接触，镜子与板簧的接触部分能够彼此地相对滑动，从而把振动能量转化为热能，这样削弱了镜子的振动。

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