CN1297131C - 图象阅读设备 - Google Patents

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Abstract

一种图象阅读设备，包括：一个原件支架，用来承载原件；一个阅读元件，用来借助于其之间的相对运动阅读原件图象，阅读元件在与运动方向交叉的方向上具有细长的结构；一个支撑件，用来支撑所述图象阅读单元；运动装置，用来驱动支撑件以产生相对运动；一个第一定位部分，用来确定阅读元件相对于支撑件在纵向的位置；及一个第二定位部分，用来确定阅读元件在运动方向的位置，第二定位部分支撑阅读元件，同时允许其在纵向相对于支撑件运动。

Description

图象阅读设备
本发明涉及一种在复印机、传真机、打印机等设备中采用的图象阅读设备。
已知普通复印机、具有复印功能以及传真功能的复印机、装有自动文档进给器(ADF)的图象扫描器等的一些中装有图象阅读设备。对于由作上述那些作为这样一种图象形成设备采用的图象阅读设备，已经提出了一种能够以两种不同方法扫描原件的图象阅读设备：其中原件静止放置在原件放置玻璃板上并且通过运动光学阅读系统扫描的方法；和其中原件由一个自动文档进给器(ADF)等运动并且运动原件由静止放置的光学阅读系统扫描的方法。
参照图10，这样一种图象阅读设备提供有一个接触型图象传感器1(CIS)，即，一个图象阅读装置，布置在图象阅读部分的玻璃2下。在操作中，原件D1静止放置在玻璃2上，并且通过在辅助扫描方向上运动CISI阅读，或者一个原件D2在辅助玻璃2a上滑动，从而当原件D2滑动时，它由静止放置的CISI阅读。
在这时，关于其结构将描述一种常规接触型图象传感器。参照图11，一种接触型图象传感器包括：一个LED 3，作为一个光源；和一个光导向件4，用来把光从LED 3引导到原件。LED 3固定到光导向件4的横向端之一上(在图11中例子的情况下，一个LED固定到前端上)。从LED3发出的光经光导向件4前进，同时重复地由在光导向件4与环境之间的界面反射，并且跨过光导向件11的整个横向范围投射。
参照图11(B)，从光导向件4投射的光照亮在玻璃2上的静止原件，由此反射。反射光经一个Cellfoc透镜阵列5聚焦在一个主要光检测阵列6上，例如CCD等上。图象传感器的这些结构件布置在一个机架7内。
常规接触型图象传感器的另一个例子已知包括一对LED阵列，作为一个光源，它们由多个对齐的LED组成。LED阵列对以夹持Cellfoc透镜阵列的方式布置。
然而，上述先有技术受如下问题之害。
参照图12，包含图象传感器的结构件的机架7提供有一个圆定位孔7a和一个细长定位孔7b。通过把支架8的凸台对8a配合在这些圆形和细长定位孔7a和7b中，相对于支撑件8(支架)适当定位CISI。
为了降低成本和减小重量，支架8由树脂材料形成。因此，有这样一种可能性，支架8的横向端部将下垂，如在图12(B)中用箭头标记指示的那样，即，竖直方向垂直于主要扫描方向。
如果支架8的横向端部下垂，则凸台8a相对于水平方向倾斜；每个凸台8a的轴线相对于水平方向倾斜。
如果当支架8处于上述状态下时试图把机架7固定到支架8上，则圆形和细长定位孔7a和7b不能与支架8的凸台对8a对齐。强迫凸台8a进入孔7a或7b可能导致对凸台8a的损坏。
也有这样一种可能性，即使在支架8的凸台8a不费力地装配到圆形和细长定位孔7a或7b中之后，由于由温度波动(这发生，因为机架7包含一个光源)引起的支架8的弯曲，树脂材料形成的支架8的横向端部也将下垂。如果由于支架8的弯曲支架8的横向端部下垂，则有可能凸台8a压在圆形孔7a或细长孔7b的壁上，通过由圆形孔7a或细长孔7b的壁施加到其上的反作用力损坏，因为圆形和细长孔7a和7b的结构和定位由于凸台8a的运动实际上没有提供活动余地。
而且，有可能当支架8的横向端部由于支架8的弯曲而下垂时，在圆形定位孔7a与对应凸台8a之间的位置关系变化，这导致CISI的运动范围变化。CISI运动范围的变化导致借助于其形成图象的几何精度降低。换句话说，有这样一种可能性，在其下形成图象的几何精度级由支架8的弯曲降低。
形成本发明以解决先有技术的上述问题。因而，本发明的主要目的在于，使其阅读件和支撑件在他们热膨胀时的变形的影响最小，从而变得有可能提供一种阅读设备，其精度不受温度的不利影响。
在考虑联系附图所作的本发明的最佳实施例的如下描述时，本发明的这些和其他目的、特征及优点将变得更明白。
图1是从设备的前侧看到的、在本发明第一实施例中的图象形成设备的剖视图。
图2是在本发明第一实施例中的图象形成设备的立体图。
图3是在本发明第一实施例中的图象形成设备的图象阅读部分的放大剖视图。
图4表示在本发明第一实施例中的图象形成设备的图象阅读部分的内部结构。
图5是在本发明第一实施例中的图象传感器单元的立体图，并且表示其结构。
图6是在本发明第一实施例中的图象传感器单元的剖视图，并且表示其结构。
图7表示在本发明第一实施例中的图象传感器单元的结构件：图7(A)是由上部看到的平面图，而图7(B)是示意图，用来表示如何接合机架和支架。
图8是在本发明第一实施例中的图象传感器单元的示意立体图，用来表示其结构件、和在机架和支架接合之后的图象传感器的状态。
图9是在本发明第二实施例中的图象传感器单元的示意立体图，用来表示其结构件、和在机架和支架接合之后的图象传感器的状态。
图10是用于图象形成设备的典型常规图象阅读设备的示意图，用来表示其内部结构。
图11是示意图，用来表示一种典型常规图象传感器单元的结构。
图12是示意图，用来表示另一种典型常规图象传感器单元的结构。
下文，参照附图将详细描述本发明的最佳实施例。
(实施例1)
参照图1-8，将描述在本发明第一实施例中的图象形成设备。在该实施例中，本发明应用于复印机、或图象形成设备的一个例子。图1是从机器的前侧看到的、按照本发明的复印机的剖视图，而图2是按照本发明的复印机的立体图。图3是复印机的图象阅读部分的放大剖视图。
首先，将描述复印机的一般结构。
参照图1、2、和3，标号101指示复印机的主要组件，而标号102指示ADF(自动文档进给器)的保持/加压板。ADF在其中以分层存储纸张的形式一张一张地分离多个原件D，并且传送每张原件D。标号103指示一个图象阅读部分，作为一个图象阅读设备，在图象阅读部分的原件放置玻璃板上，阅读纸张形式的原件表面、或书本形式的原件的给定页的表面；而标号104指示采用使用一个LED阵列的电照相印刷方法的记录设备的主要组件。标号105指示包括一个显示器、一组输入键等的控制板。标号106指示一个原件进给盘，而标号107指示一个原件放置玻璃板。标号108指示一个阅读件，是一个接触型图象传感器单元，即一个扫描单元；而标号109指示用来通过运动原件而阅读原件的原件放置玻璃板，即，不用运动图象阅读部分。
由标号110指示的是一个LED头单元，而由标号111指示的是一个图象形成部分。由标号112指示的是一个纸张进给盒。由标号113指示的是一个纸张传送部分，在记录设备主要组件104的顶部，并且向其中能以分层放置的形式排出记录介质的多个纸张p。标号114指示一个机芯盖。标号115指示ADF的纸张分离部分。标号116指示一条原件排出路径。标号117指示一个原件回收盘。标号118指示一块用来压住多个约束原件以便阅读他们之一的板。标号119指示在图象阅读部分103与记录设备主要组件104之间的接合，而标号120指示复印机的控制部分，及标号121是一条原件传送路径。标号122指示一个用来暴露经其传送记录介质以便在记录介质的两个表面上形成图象的盖，而标号123指示记录介质传送方向换部分。标号124指示记录介质限制部分，及标号125指示纸张进给部分，它布置在记录设备主要组件104内，并且能够处理尺寸不同的多种记录介质纸张。
首先，将描述一种用来阅读书本形式的原件的某一页的方法。
ADF的保持/压紧板102由其铰链部分102a的一对可转动地固定到图象阅读部分103上，铰链部分102a一个对一个地布置在设备后端的左和右侧(未表示左侧)。通过握住保持/压紧板102的前侧能转动保持/压紧板102远离图象形成设备主要组件104，或者转回到图象形成设备主要组件104上(由图2中双头箭头指示的方向)。铰链部分102a装有阻尼器、凸轮、弹簧等的组合，从而ADF的保持/压紧板102能以一个预定角(例如70度)保持，以允许原件设置在原件放置玻璃板107上。
图象传感器单元108是一个用来阅读原件以得到用来形成与原件相同的图象的数据的单元。更具体地说，来自作为一个光源的LED的光由树脂材料等形成的光导向件引导，并且投射到由其得到图象信息数据的原件表面上。然后，由原件反射的光由作为一个聚焦装置的Cellfoc透镜(商品名)聚焦到作为一个光电换能装置的主要传感器元件阵列上；换句话说，从原件得到图象形成数据。
参照图4，图象传感器单元108可跟随导向轴103c在设备的左和右方向上运动。它通过驱动滑轮103b和未表示的电机的组合能运动到其可运动范围内的任何点。图象传感器单元108由导向轴103c支撑，有箱形支架103a的插入，保持在由一个弹簧103e产生的向上压力下。布置在图象传感器单元108与原件放置玻璃板107之间的是一对垫片108a。图象传感器单元108这样构造，从而为了使图象传感器单元108阅读放置在原件放置玻璃板107上在预定范围，即从阅读开始位置107a至阅读结束位置107b的范围，上的原件的图象，图象传感器单元108以恒定速度可跨过上述预定范围运动。
一个跳台109b(纸张偏转台阶)突出到原件放置玻璃板107上方，并且其底表面用一个白纸张109c覆盖着，从而当图象传感器单元108在跳台109b下面时，按照阴影调整图象传感器单元108。当通过运动图象传感器单元108阅读原件时，每当原件由图象传感器单元108扫描时，随着图象传感器单元108运动到跳台109b下面按照阴影调整图象传感器单元108。这种安装对于减小图象传感器单元108的光源输出的波动影响是有效的，这种波动随时间过去而发生。
原件压板118由包括白纸张、海绵板等的分层材料形成。它防止在原件放置玻璃板107上的原件在空气中升起或浮起。当通过运动图象传感器单元108阅读原件时，原件压板118的左和右边缘118a和118b与图象传感器单元108的阅读范围的阅读开始位置107a和阅读结束位置107b相对应。
其次，将描述用来通过运动原件阅读原件的方法。
ADF的纸张分离部分115包括：一个拾纸辊115a，可由一个未表示的执行器垂直运动；一个分离辊115b；一个制动辊115c，放置成与分离辊115b接触，并且在关于分离辊115b的转动方向的相反方向上转动；等。
首先，纸张形式的原件D放置在原件进给盘106中，从而要拷贝的图象面向上。然后，拾纸辊115a向下加压，从而把原件D推出原件进给盘106，并且在分离辊115b与制动辊115c之间进给。如果同时从原件进给盘106推出两张或更多原件，则他们由保持压在制动辊115c上的分离辊115b一张一张地分离。然后，通过一个其上由未表示弹簧保持压紧分离/传送辊121a和121b的阅读/传送辊121c传送每个原件，经一个U形弯曲路径由一个原件导板121d引导。
然后，把原件D传送到玻璃板109上以便通过运动原件阅读原件，并且进一步传送，由保持在来自一个未表示弹簧的压力下的原件加压板121e平压在玻璃板109上。当通过运动原件阅读原件时，把图象传感器单元108保持在玻璃板109的阅读点109a处，并且当原件D运动通过阅读点109a时，原件D的图象承载表面的图象形成数据由图象传感器单元108阅读。
当原件D传送过阅读点109a时，它由跳台109b向ADF的原件保持/加压板102偏转，并且然后，进一步由其上由一个弹簧保持压紧阅读/传送辊121f的阅读/传送辊121c传送。
然后，原件D由一个由一根弹簧保持贴着排出辊117a压紧的排出辊117b排出到原件回收盘117c中。在排出辊117b的上游侧，布置一个阅读完成印记121g，使得有可能把阅读完成标记贴到原件D上。
原件进给盘106固定到ADF的原件保持/压紧板102上，使得相对于原件保持/加压板102不可运动。原件进给盘106装有一个滑动器106a，它可在与其中传送原件D的方向垂直的方向上(原件D的横向)滑动。分层放置在原件进给盘106中的纸张形式的多个原件D能由该滑动器106a在他们的纵向边缘处垂直地对齐。原件进给盘106也提供有一个原件长度传感器106b，它在原件进给盘106的实际盘部分的面向上表面上，从而能探测放置在盘部分中的原件D的长度。而且，ADF的纸张分离部分115提供有多个原件宽度传感器115d，它们分布在原件D的横向，从而能探测原件D的宽度、以及存在或不存在。原件D的尺寸和方位能由原件宽度传感器115d和原件长度传感器106b的组合输出探测。
原件传送路径121提供有一个原件传送传感器121h和一个原件边缘传感器121i。原件传送传感器121h探测是否已经从ADF的分离部分115释放原件D、和是否已经通过原件D的后缘。原件边缘传感器121i探测原件D的前和后缘的通过，并且其输出用来控制阅读计时。
如上所述，按照本发明的图象传感器单元108的结构是这样的，为了阅读原件的图象，把光投射到原件上，从而由原件反射的光经一个聚焦光学系统聚焦在一个传感器上。
图5表示在本实施例中图象传感器单元108的具体结构。图象传感器单元108包括：一对LED 10，即作为一个光源的发光元件；一对光导向件11，用来把由LED 10发射的光引导到原件；一个Cellfoc透镜阵列12，作为一个聚焦光学系统；及一个传感器13，作为一个光接收件。光导向件对11以夹持Cellfoc透镜阵列12的方式布置。传感器13直接布置在Cellfoc透镜阵列12下面。布置图象传感器的结构件，作为在机架14(箱形壳体)内的光源单元元件。
LED 10固定到每个光导向件11纵向端之一上。在图中表示的图象传感器单元108的情况下，两个LED 10固定到先导向件对11上；一个LED10固定到光导向件11之一的纵向端之一上，而另一个LED 10固定到另一个光导向件11的相对纵向端上。换句话说，两个光导向件11和两个LED 10相对于图中的轴线C对称地布置。
从每个LED 10发射的光经光导向件11前进，并且投射跨过光导向件11的整个长度，同时重复地由在光导向件11与环境之间的界面反射。参照图6，从光导向件11投射的光照亮在原件放置玻璃板107上书本形式的原件，由此反射。反射光经Cellfoc透镜阵列12聚焦在传感器13上。
在这时，将描述按照本发明的图象阅读设备的结构的特性特征。图7(A)是从上方看到的机架14的示意平面图，而图7(B)示意图，用来表示阅读件的机架14和支撑件103d(支架)如何接合。图8是示意图，用来表示在机架和支架接合之后的机架14和103d。
其中有图象传感器单元108的机架14提供有一对细长孔15和16，这些孔布置在机架14的纵向端部中。孔15和16是用来按照辅助扫描方向相对于支架103d适当定位机架14的部分。机架14也提供有用来按照主要扫描方向相对于支架103d适当定位机架14的定位部分17。定位部分17近似地布置在细长孔15与16之间。
支架103d提供有一对凸台18和19，它们布置在支架103d的纵向端部上。支架103d也提供有一个凸台20，它近似布置在支架103d的中心处。细长孔15和16及定位部分17的结构是这样的，从而在凸台18、19、和20与对应细长孔15和16、及定位部分17啮合之后，机架14由凸台18、19防止在辅助扫描方向(短轴方向)上运动，同时按照主要妇描方向(纵向)的运动提供某种活动余度；并且由凸台20防止在主要扫描方向(纵向)运动，同时按照辅助扫描方向(短轴方向)的运动提供某种活动余度。换句话说，支架14保持到支架103d上，允许仅垂直运动(机架14保持在来自一根弹簧103e的向上压力下)，由凸台18、19、和20引导。
借助于上述结构布置的提供，即使为了重量和成本减小由树脂材料形成的支架103d在纵向端部处下垂，并且下垂引起布置在支架103d的纵向(主要扫描方向)端部上的凸台18和19在支架103d的纵向倾斜，其中凸台18和19一个一个地相配合的细长孔15和16也按照它们在支架103d的纵向运动提供给凸台18和19某种活动余度；换句话说，细长孔15和16允许凸台18、19在支架103d的纵向倾斜某一角度。因此，通过由于支架103d弯曲发生的支架103d纵向端部的下垂不会损坏凸台18和19。
而且，由按照纵向近似布置在支架103d的中心处的凸台20，防止用来按照主要扫描方向相对于支架103d定位机架14的定位部分17在主要扫描方向(纵向)运动。因此，能使按照主要扫描方向(纵向)由支架103d的弯曲引起的支架103d的纵向端部的下垂移动机架14、或图象传感器单元108的量最小，以便提高在其下形成图象的几何精度级。换句话说，本发明使得有可能防止支架103d的垂直弯曲减小在其下形成图象的质量级。
而且，机架14由细长孔15和16及凸台18和19防止在辅助扫描方向上运动，同时按照在主要扫描方向(纵向)的运动提供某种活动余度；并且由定位部分17和凸台20防止在主要扫描方向(纵向)运动，同时按照在辅助扫描方向的运动提供某种活动余度。而且，机架14由弹簧103e保持向上压在玻璃表面上。因此，即使支架103d在垂直方向弯曲，机架14、或图象传感器单元108也不会在主要(纵向)或辅助扫描方向上移动。因此，不会降低在其下形成图象的质量级。换句话说，本发明能提高在其下形成图象的几何精度级。
(实施例2)
图9表示本发明的第二实施例。在图中，与第一实施例中那些类似的结构件给出与第一实施例中那些相同的标号，并且这里不给出它们的描述。
在上述本发明的第一实施例中，用来与定位部分17合作防止机架14在主要扫描方向(纵向)运动、同时按照在辅助扫描方向的运动提供某一活动余地的凸台20，按照纵向近似布置在支架103d的中心处。在比较中，在该第二实施例中，允许支架30平稳地跟随导向轴103c的承载件40提供有一个凸台41，凸台41与定位部分17合作防止机架14在主要扫描方向(纵向)运动，同时按照在辅助扫描方向的运动提供某一活动余地。
为了描述在本实施例中的图象传感器单元的结构的特性特征，包含图象传感器的结构件的机架14提供有：两个细长孔15和16，作为用来按照辅助扫描方向相对于支架30固定机架14的位置的部分；和一个定位部分17，用来按照主要扫描方向相对于支架30固定机架14的位置。细长孔15和16一个一个地布置在机架14的纵向端部处，并且定位部分17按照机架14的纵向布置在细长孔15与16之间。
支架30提供有一对凸台31和31，它们布置在支架30的纵向端部上。承载件40也提供有一个凸台41，它近似布置在支架30的中心处。细长孔15和16及定位部分17的结构是这样的，从而在凸台31、32、和41与对应细长孔15和16、及定位部分17啮合之后，机架14由凸台31、32防止在辅助扫描方向(短轴方向)上运动，同时按照主要扫描方向(纵向)的运动提供某种活动余度；并且由凸台41防止在主要扫描方向(纵向)运动，同时按照辅助扫描方向(短轴方向)的运动提供某种活动余度。换句话说，支架14保持到支架30上，允许仅垂直地运动(机架14保持在来自一根弹簧103e的向上压力下)，由凸台31、32、和41引导。
借助于上述结构布置的提供，即使为了重量和成本减小由树脂材料形成的支架30在纵向端部处下垂，并且下垂引起布置在支架30的纵向(主要扫描方向)端部上的凸台31和32在支架30的纵向倾斜，其中凸台31和32一个一个地相配合的细长孔15和16也按照它们在支架30的纵向运动提供给凸台31和32某种活动余度；换句话说，细长孔15和16允许凸台31、32在支架30的纵向倾斜某一角度。因此，通过由于支架30弯曲发生的支架30纵向端部的下垂不会损坏凸台31和32。
而且，在本实施例中，由提供在承载件40上的凸台41，防止用来按照主要扫描方向相对于支架30定位机架14的定位部分17在主要扫描方向(纵向)的运动。因此，在该实施例中定位插入在导向轴103c与机架14之间的相关元件的数量小于在第一实施例中的数量，提高在其下固定按照主要扫描方向(纵向)相对于支架30的机架14，换句话说，图象传感器单元108，的精度级。
而且，凸台41按照纵向近似布置在支架30的中心处。因此，使按照主要扫描方向(纵向)由支架30的垂直弯曲引起的支架30的纵向端部下垂移动机架14，换句话说，图象传感器单元108，的量最小，这又使在其下形成图象的几何精度的减小最小。换句话说，本发明能防止支架30的垂直弯曲减小在其下形成图象的质量级。
而且，机架14由细长孔15和16及凸台31和32防止在辅助扫描方向上运动，同时按照在主要扫描方向(纵向)的运动提供某种活动余度；并且由定位部分17和凸台41防止在主要扫描方向(纵向)运动，同时按照在辅助扫描方向的运动提供某种活动余度。而且，机架14由弹簧103e保持向上压在玻璃表面上。因此，即使支架30在垂直方向弯曲，机架14，换句话说，图象传感器单元108，也不会在主要(纵向)或辅助扫描方向上移动。因此，不会降低在其下形成图象的质量级。换句话说，上述结构布置的提供能提供在其下形成图象的较高几何精度级；它能防止支架30的垂直弯曲减小在其下形成图象的质量级。
总之，由支架103d或30的垂直弯曲引起的问题能通过如下结构布置的提供防止：机架14提供有两个细长孔，用来按照辅助扫描方向调节机架14相对于支架103d或30的位置，同时在主要扫描方向上提供机架14在其运动方向的某种活动余度，和一个定位部分，用来按照主要扫描方向调节机架14相对于支架103d或30的位置，同时在辅助扫描方向上提供机架14在其运动方向上按照其运动的某种活动余度；并且定位部分按照支架14的纵向布置在两个细长孔之间。
在上述实施例中，图象传感器的结构件包含在机架14中。然而，用来防止可归因于由来自光源的热量引起的温度波动所引起的支架垂直弯曲的问题的本发明，可应用于任何图象传感器单元，其机架包括：一个光源；一个线性照亮装置，在主要扫描方向延伸以线性照亮原件；等等。
而且在上述实施例中，机架提供有孔，并且支架提供有凸台。然而，凸台和孔可以分别提供在机架和支架侧。
尽管参照这里公开的结构已经描述了本发明，但它不限于叙述的细节，并且本申请打算覆盖可能进入如下权利要求书的改进目的或范围内的、关于结构件的测量、材料、结构、位置关系等的这样的修改或变更。

Claims (6)

1.一种图象阅读设备，包括：一个原件支架，用来承载原件；一个阅读元件，在垂直于扫描方向的方向上延伸，用于在扫描方向上运动时光学地阅读原件图象，所述阅读元件布置在与原件支架的原件承载侧相对的一侧；一个支撑件，在所述扫描方向上运动，用来支撑所述阅读元件；运动装置，用来在扫描方向上移动所述支撑件，其特征在于包括：
定位部分，用于在阅读元件和支撑件之间进行相对定位；所述定位部分包括：一个第一定位部分，允许在扫描方向上的运动并限制在垂直于扫描方向的方向上的运动；以及一个第二定位部分，允许垂直于扫描方向的方向上的运动并限制在扫描方向上的运动；
提供多个所述第二定位部分，并且所述第一定位部分布置在所述第二定位部分之间；
所述第一定位部分包括一个凸台和咬住所述凸台的爪部分，并且所述阅读元件和所述支撑件具有所述凸台和所述爪部分的任一个；以及
所述第二定位部分包括一个凸台和一个孔，该孔在阅读元件的纵向是细长的并且可与所述凸台啮合，而所述阅读元件和所述支撑件具有所述凸台和所述细长孔的任一个。
2.根据权利要求1所述的图象阅读设备，其中所述第一定位部分提供在所述阅读元件的纵向中心部处。
3.根据权利要求1所述的图象阅读设备，其中所述第二定位部分设置在阅读元件的每一个纵向终端。
4.根据权利要求1所述的图象阅读设备，其中所述阅读元件包括用来阅读图象的阅读装置和一个光源。
5.根据权利要求4所述的图象阅读设备，其中所述阅读元件包括：一个光导向件，用来导向来自所述光源的光；和成象装置，用来成象来自在所述阅读装置上的原件的反射光。
6.根据权利要求1所述的图象阅读设备，其中所述图象阅读设备可与用来根据由所述图象阅读设备阅读的图象信息在记录材料上形成图象的图象形成设备一起使用。
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