CN101102387B - 图像读取装置 - Google Patents

Abstract

一种利用具有由齿条和小齿轮构成的驱动机构的图像读取装置稳定地执行图像读取时的扫描引导。小齿轮设在与读取扫描的导轨接触的两个接触部的下游侧上。读取扫描时从齿条和小齿轮的接触点沿压力角方向引出的直线经过与导轨接触的两个接触部之间，以获得齿轮驱动力与接触部之间的稳定位置关系。能够执行稳定的引导。

Description

图像读取装置

技术领域

本发明涉及例如图像扫描器、传真装置、复合装置(或者多功能装置)、复印装置等具有图像读取功能的图像读取装置或者它们的图像读取单元。

背景技术

迄今为止，对于例如图像扫描器、传真装置、复合装置、复印装置等具有图像读取功能的装置，已设计了各种系统。在那些图像读取装置中，作为读取扫描单元的扫描驱动单元，存在各种系统例如采用带状件的系统、采用线状件的系统、采用沿扫描方向提供的齿条和与该齿条啮合的小齿轮的系统(例如，参照日本专利申请特开No.2004-054283)等。

在那些系统中，日本专利申请特开No.2004-054283公开了这样一种技术，其中，对于采用齿条和小齿轮的驱动，利用该齿条和小齿轮的分离力作为适于把读取扫描单元压向扫描导轨的力。日本专利申请特开No.H07-184008公开了这样一种图像读取装置，其中，单独提供向导轨加压的加压单元以把读取扫描单元压向扫描导轨。

在利用齿条和小齿轮的分离力作为适于把读取扫描单元压向扫描导轨的力的情况中，一般，通过把齿轮的20°压力角改变为例如30°，可增大适于给导轨加压的力(导向力)。由此，使得难以受到振动等的影响。然而，若通过增大压力角来增大导向力，则同时，适于扫描驱动读取扫描单元的驱动力减小且驱动效率下降。为减小驱动力，通常利用低摩擦材料等控制导轨的摩擦力至一小值。由于齿轮的分离力几乎与摩擦系数成正比，所以若摩擦力小，则分离力也小，并不能获得稳定的导向力。根据此提供有给导轨加压的加压单元的构造，由于部件数量增加，难以使装置小型化。

根据一种在记录扫描单元上提供扫描驱动用电机的图像读取装置中，用于驱动该电机的信号线从装置主体分配至读取扫描单元，且在拉动该信号线的同时驱动电机。由此，力从信号线施加给读取扫描单元，以致读取扫描单元在倾斜状态下移动或者不稳定且易于受到振动等的影响。

发明内容

本发明旨在提供一种利用齿条和小齿轮来扫描并读取原始稿件(以下也称为原稿)的图像读取装置。在图像读取和扫描时，尽可能引导稳定的扫描并尽可能避免装置尺寸增大。

根据本发明的一方面，提供一种图像读取装置，包括：原稿台，原稿放置于其上；图像读取单元，可操作用以沿着原稿台移动和扫描；机架，支承原稿台；导轨，平行于图像读取单元的扫描方向设在机架内；以及齿条，平行于导轨设在机架内。该图像读取单元包括构造用以读取原稿的传感器、适于与齿条啮合的小齿轮、构造用以驱动该小齿轮的驱动单元、以及两个适于与导轨接触的接触部。小齿轮在读取时沿扫描方向设在两个接触部的下游侧。

自以下参照附图对示范实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1A是用于说明整个本发明图像读取装置的顶俯视图；图1B是图1A的装置的主剖视图；图1C是图1A的装置的底视图；以及图1D是图1A的装置的右剖视图。

图2是本发明图像读取装置的图像读取单元的透视图。

图3是本发明图像读取装置的图像读取单元的主要部分的底视图。

图4A，4B和4C是用于说明本发明图像读取装置的接触部与小齿轮之间的位置关系的示意图。

图5是用于说明本发明图像读取装置的另一实施例的示图。

具体实施方式

(实施例)

在实施例中，本发明体现为用于把原稿的图像提取(或捕获)到计算机等内的图像读取装置。以下将参照附图详细说明此实施例。此实施例的构造将参照附图说明。图1B是此实施例的主剖视图。图1A是此实施例的顶俯视图。图1D是此实施例的右剖视图，图1C表示此实施例的底视图。图2表示读取扫描时可动部的透视图。

其上适于放置原稿的原稿玻璃台1设在图像读取装置的主体机架5内。用于读取原稿图像的接触式图像传感器(以下简称为CIS)2设在原稿玻璃台1的底面上。

CIS2通过集成以下部件而构造成一单元，这些部件包括：LED，用于照射原稿；杆透镜阵列，用于由通过LED的照射而获得的原稿的反射图像光形成图像；以及光传感器装置，用于光电转换利用杆透镜阵列形成的图像。CIS2具有与原稿宽度对应的读取宽度且提取(或捕获)原稿图像的一行的图像。CIS2固定在传感器支架3上。间隔辊4a和4b可转动地装配在CIS2的上表面内。CIS2由推压单元(未表示)推压向原稿玻璃台1。因此，间隔辊4a和4b抵触原稿玻璃台1，以使CIS2在与该原稿玻璃台1保持预定距离的同时沿着扫描方向扫描。

步进电机7设在传感器支架3上。电机齿轮7a设在步进电机7处。电机齿轮7a经由设在传感器支架3内的空转齿轮8和9与小齿轮10啮合。滑块6固定在传感器支架3上。滑块6在其两端具有两个突起部(接触部)6a和6b。加压滑块14设在传感器支架3内。加压滑块14具有两个突起部14a和14b。

沿扫描方向布置的齿条部11设在主体机架5内。小齿轮10与齿条部11啮合。在齿条部11的相对侧上，主体机架5具有类似的沿扫描方向布置的导轨12。齿条部11和导轨12中的每个都具有U字形截面，如自图1D的右剖视图中了解的。导轨12具有沿扫描方向延伸的光滑平面。滑块6的突起6a和6b与导轨12接触。在导轨12的面向原稿玻璃台1的一面上，提供有平行于该导轨12延伸的圆柱形第二高度导轨13。几乎位于滑块6的两端的高度引导面6c和6d与第二高度导轨13接触。

导轨具有以下结构。滑块6固定在从传感器支架3突出的突起3a和3b上。压缩盘簧15a和15b设在滑块6与加压滑块14之间。压缩盘簧15a和15b经由传感器支架3的突起3a和3b把滑块6的突起6a和6b压向导轨12。那些弹簧的相对侧在平行于主体机架5的导轨12面向该导轨12的位置把加压滑块14的突起部14a和14b压向沿着扫描方向延伸的推压导轨16。导轨12与主机机架5一体设置。主体机架5通过注塑由树脂部件形成。此例中，还在与主体机架相同的注塑模子内形成导轨12的形状并一体注塑导轨12，以便实现一种合理且简单的结构。

小齿轮10的轴承部沿CIS2的横向设置在原稿玻璃台1上，以使CIS2和小齿轮的轴承部在高度方向上不重叠，从而有助于实现装置的薄型化。如自图3所了解的，包括小齿轮的传动齿轮系沿CIS2的扫描方向设在下游侧。因此，传动齿轮系的轴承部也能沿CIS2的横向设置。如图3所示，当CIS2沿扫描方向移动时，利用电机7朝向图中箭头T所示的方向驱动小齿轮10。此时，小齿轮10由于其与齿条部11啮合而接收的力变成图中F3处所示。F3指示从齿条部和小齿轮的接触点沿压力角方向引出的直线的方向。

以下将参照图3和4A至4C说明小齿轮10连接到传感器支架3上的连接位置与力F3之间的关系。假设由F3引发且滑块6的突起部6a自导轨12接收的力为F1。类似的，假设由F3引发且滑块6的突起部6b自导轨12接收的力为F2。F1和F2表示这样一种力，它们产生为F3的反作用力且不包括压缩盘簧15a和15b的力。此时，在小齿轮10已连接到读取时扫描方向的下游位置的构造情况中，获得图4A所示的状态。沿F3的延伸方向的直线在F1和F2的起始点P1和P2之间经过。在此情况下，现在考虑以起始点P1为中心的转矩(或者扭矩)，F2和F3的转动方向相反且F2和F3平衡。因此，F2具有稳定的正(+)值。现在考虑以起始点P2为中心的转矩。类似的，F1和F3的转动方向相反且F1和F3平衡。因此，F1具有稳定的正(+)值。这意味着引导结构能够仅利用其自身的动态平衡来把突起部6a和6b压向导轨12而无需使用压缩盘簧15a和15b的力。若在沿此方向移动时读取图像，能够稳定地读取图像而CIS2不摆动、波动等。

若小齿轮沿扫描方向位于突起部6a和6b之间，则获得图4B所示的状态。在此情况下，沿F3的延伸方向的直线几乎经过P1所处的方向或者经过位于P1与P2之间区域以外的一位置。在此情况下，现在考虑以起始点P1为中心的转矩，F3的转矩几乎接近0。因此，F1的力矩等于0，也就是说，F1近似等于0。于是，突起部6b容易离开导轨12且不能与该导轨12稳定接触。换句话说，此装置进入若不利用压缩盘簧15a和15b的力，则突起部6b不能与导轨12接触的状态。若齿条部11和导轨12没有如上所述形成U形截面，而是该齿条部11的背面用作导轨12，则图4B中的F3的延长线会经过6a与6b之间。然而，由于仅利用一个悬臂件执行引导和驱动，所以此结构抵抗冲击、振动等的能力弱。

若小齿轮沿读取/扫描方向位于突起部6a和6b的上游，则获得图4C所示的状态。在此情况下，沿F3的延伸方向的直线经过完全位于P1与P2之间区域以外的一位置。在此情况下，现在考虑以P1为中心的转矩，F3的转矩在图4C中为逆时针。因此，逆时针力矩被施加给CIS2且一力沿着使突起部6b完全离开导轨12的方向施加给该突起部6b，以致该突起部6b不能与导轨12稳定接触。换句话说，此装置进入若不利用压缩盘簧15a和15b的力，则突起部6b不能与导轨12接触的状态。由于装置进入突起部6b被压缩盘簧15a和15b迫使压向导轨12的状态，所以若在沿此方向移动时读取图像，则CIS2的运动将发生剧烈的摆动、波动等。所读取的图像发生剧烈的输送波动等。

在此实施例中，采用20°压力角的小齿轮10，形状被确定为满足以上条件。压力角不限于20°而是可从多个角度中选择。根据与采用压缩盘簧15a和15b的引导推压单元之间的关系，选择适当值为压力角。

小齿轮10和齿条部11的每个齿的高度不被设定为所谓普通齿的高度，而采用所谓的高齿的高度。这意味着设计齿时，尽管在普通齿的情况下从节距圆至齿顶的高度被设定为齿模数一倍大小的值，但至本齿轮的齿顶的高度被设定为1.2倍模数大小的值。因此，至齿底的高度被设定为1.45倍模数大小的值，从而防止齿碰撞。由于齿的啮合率大于普通齿，所以驱动力被高精度地平稳传递。尤其，在对具有朝向扫描方向倾斜45°的直线的原稿进行扫描的情况下，所读取斜线的直线性提高。

在本发明中，步进电机7用作电机。在此实施例中，CIS2的光学分辨率等于1200dpi。步进电机的步进角等于3.75°。按照这样一种方式设计齿轮对，使得当步进电机7转动一个步进角即3.75°时，沿扫描方向驱动CIS2与1200dpi的一个像素对应的距离即21.1667μm。用于控制线性传感器单元且提取图像信号的传感器信号线20沿CIS2的扫描方向与上游连接。用于驱动电机的电机信号线21沿扫描方向设在下游，以使信号线20和21不相互靠近。

以下将说明本实施例的图像读取装置的操作。把要读取图像的原稿放置在原稿玻璃台1上，使图像读取面朝向原稿玻璃台侧。在已开启图像读取装置的电源的状态下，CIS2被驱动并停在图像读取起始位置Xs。当从计算机等(未表示)向图像读取装置发出提取(或捕获)图像的指令时，驱动信号从控制单元(未表示)经由信号线21输入电机7以驱动该电机7。于是，电机转动，且此转动经由空转齿轮8和9传递给小齿轮10。此小齿轮10被朝向图3中箭头T所示的方向驱动。由于小齿轮10与齿条部11啮合，所以沿图中扫描方向驱动CIS2。与此同时，利用信号线21控制CIS2。信号线由CIS2的电源线、地线、用于使得LED发射光线的控制线、用于传递来自光传感器装置的图像信号的信号线等构成。当指示图像读取时，几乎在驱动电机7的同时驱动CIS2。被启动的LED照射原稿。杆透镜阵列形成从原稿到光传感器装置上的反射光的图像。光传感器装置经由信号线20将图像信号发送给扫描器的控制单元。当电机被驱动且CIS2进行扫描时，CIS2保持在传感器支架3中。至于CIS2，间隔辊4a和4b抵接原稿玻璃台1且CIS2的杆透镜阵列的焦点位置被固定在该原稿玻璃台1的顶面上的原稿位置。

支承CIS2的传感器支架3的突起3a和3b通过压缩盘簧15a和15b经由滑块6的突起部6a和6b推向导轨12。因此，CIS2可沿着导轨12的平面移动。利用小齿轮10的转动，可沿扫描方向精确地驱动CIS2。突起3a和3b通过压缩盘簧15a和15b有效地推向导轨12。因此，例如，即便力从传感器信号线20和电机信号线21施加给CIS2，F1和F2(参照图3和4A至4C)也不被设定为负值且突起部6a和6b不离开导轨12，以便沿扫描方向可靠地驱动CIS2。即便传感器信号线20和电机信号线21的牵引力大，也能通过把压缩盘簧15a和15b的值设定为大值来控制F1和F2以免它们被设定为负值。小齿轮10经由其与齿条部11的啮合而接收的力F3的延长直线经过F1和F2的各自起始点P1和P2之间。因此，由于F1和F2通过小齿轮10的驱动而不被设定为负值，能够稳定地驱动CIS2。当读取扫描完成且CIS2到达图1A的右边缘时，CIS2朝向位置Xs往左移动以执行下一读取。由于此时不执行图像读取操作，所以不总是需要稳定的行进。在图4A所示的构造中，小齿轮10位于往左运动的上游侧。因此，即便仅利用小齿轮10的驱动力不能执行通过导轨12的稳定引导操作，利用盘簧15a和15b的推压力，CIS2也能稳定地行进。

按照这种方式，此实施例中，在驱动步进电机7的同时，CIS2扫描并读取原稿玻璃台上的原稿的图像。一般，大量电流流入用于驱动步进电机7的信号线21以驱动该电机。由于此电流，该信号线21生成电磁波。通常，此电磁波特别影响CIS2的传感器信号线20的图像信号线，从而生成图像噪音且易于发生图像劣化。在此实施例中，传感器信号线20设在CIS2的扫描方向的上游侧而电机信号线21设在CIS2的扫描方向的下游侧，从而在它们之间保持距离。由此，电机信号线21生成的电磁波几乎不进入传感器信号线20且不发生图像劣化，以便获得高图片质量。

图5表示本实施例的一种变形。在此变形中，如图5所示，传感器信号线20a从步进电机7的相对侧(图5中的下侧)引出并用导线连接(wired)。其它结构和操作基本与前述实施例中的那些相同。通过采用这种构造，同样的，由于电机信号线21生成的电磁波几乎不进入传感器信号线20且不发生图像劣化，可类似地获得高图片质量。

尽管已参照示范实施例描述了本发明，但应理解的是本发明不限于所公开的示范实施例。以下权利要求书的范围与最宽解释一致以涵盖所有变形以及等效的结构和功能。

Claims (6)

1.一种图像读取装置，包括：

原稿台，原稿放置于其上；

图像读取单元，可操作用以沿着所述原稿台移动和扫描；

机架，支承所述原稿台；

导轨，平行于所述图像读取单元的扫描方向设在所述机架内；以及

齿条，平行于所述导轨设在所述机架内，

其中，所述图像读取单元包括构造用以读取所述原稿的传感器、适于与所述齿条啮合的小齿轮、构造用以驱动所述小齿轮的驱动单元、以及两个适于与所述导轨接触的接触部，以及

其中，所述小齿轮在读取时沿扫描方向设在所述两个接触部的下游侧。

2.根据权利要求1所述的图像读取装置，其中，当从所述小齿轮的轴向看时，读取时在所述齿条与所述小齿轮之间沿压力角方向引出的直线经过所述两个接触部之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述齿条和所述导轨由与所述机架一体模塑的树脂制成。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括各自与设在所述机架和所述图像读取单元内的电路板电连接的第一和第二信号线束，

其中，相对于所述扫描方向，所述第一信号线束设在所述图像读取单元的上游方向，所述第二信号线束设在所述图像读取单元的下游方向。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括各自与设在所述机架和所述图像读取单元内的电路板电连接的第一和第二信号线束，

其中，所述第一信号线束设在所述图像读取单元关于所述齿条的一侧，所述第二信号线束设在所述图像读取单元关于所述齿条的另一侧。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述图像读取单元内，所述小齿轮的轴承部设在所述传感器读取时的扫描方向的下游侧上。

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