CN1499424A - 齿轮组结构及运用此结构的带动扫描模块方法 - Google Patents

Abstract

一种齿轮组结构及运用此结构的带动扫描模块方法，适用于一扫描仪中，齿轮组结构包括一枢轴、一第一主动齿轮、一第二主动齿轮、一第一从动齿轮、一第二从动齿轮以及一被动齿轮。其中，第一主动齿轮以及第二主动齿轮架设在枢轴上，并可以枢轴为中心作旋转。此外，第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，并可环绕第一主动齿轮的周围移动，而第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合，并可环绕第二主动齿轮的周围移动。另外，被动齿轮与第一从动齿轮及第二从动齿轮其中的一啮合。如此，扫描模块可通过第一主动齿轮、第一从动齿轮及被动齿轮的带动而进行扫描的动作，且通过第二主动齿轮、第二从动齿轮及被动齿轮的带动而进行回到原点的动作。

Description

齿轮组结构及运用此结构的带动扫描模块方法

技术领域

本发明是有关于一种齿轮组结构及运用此结构的带动扫描模块方法，且特别是有关于一种通过二主动齿轮选择性地控制被动齿轮，以改变被动齿轮的正反转速率，并通过以控制扫描模块的速率的齿轮组结构及运用此结构的带动扫描模块方法。

背景技术

在扫描系统中，利用光学成像架构以及影像撷取技术的光学扫描模块是最为普遍的扫描工具，其中光学成像架构例如包括一灯源、多个反射镜片以及一镜头，而影像撷取技术利用一影像撷取组件将一文件的影像撷取下来，之后再将文件的影像转换成数字资料，以传送到计算机，并经由计算机进行编辑、打印或传真等动作。在众多消费性电子产品中，扫描仪由于扫描品质与扫描速度不断地改良，进而成为市面上不可或缺的计算机接口设备之一。大体而言，一般市面上的扫描仪主要由一壳体、一扫描模块、一驱动装置以及一线性引导机构所组成。壳体具有一透光平台，而扫描模块配置于壳体内，且扫描模块沿着一扫描方向移动，以对透光平台上的一文件进行扫描。此外，驱动装置配置于壳体内，且驱动装置用以驱动扫描模块，此驱动装置的动力来源例如为一步进马达(Stepper motor)，且步进马达通过一皮带(Drive belt)以及一皮带轮(Belt pulley)与扫描模块衔接，用以控制扫描模块的速度。另外，线性引导机构配置于壳体中，并与扫描模块衔接，此线性引导机构例如为一轴棒，其轴向平行于扫描模块的扫描方向，使得扫描模块能通过线性引导机构的引导，而在扫描方向上稳定往覆移动。

公知的步进马达配置有一主动齿轮，其位于步进马达的枢轴上，用以输出步进马达所产生的动力，而主动齿轮连接一被动齿轮，并使被动齿轮相对地转动。此外，被动齿轮的轴线上例如配置有一皮带轮，其中一皮带套设在皮带轮上，而皮带通过皮带轮的转动来带动扫描模块。因此，当被动齿轮转动时，同时皮带轮相对地旋转，并传动皮带，以使步进马达的动力通过皮带以及皮带轮传输至扫描模块，用以带动扫描模块沿着扫描方向移动以及沿着原点(Home position)的方向移动。

值得注意的是，在主动齿轮与被动齿轮两者的齿数不变之下，主动齿轮与被动齿轮之间的传动齿轮比(Gear ratio)维持固定，因此，当马达正反转的旋转速率相同时，由皮带以及皮带轮传输至扫描模块的前进后退的速度亦是相同的，亦即扫描模块在进行扫描时的移动速度与回到原点的移动速度，两者是相同的。特别是扫描模块回到原点的移动速度无法加快之下，会造成等待扫描模块回到原点的时间太长，而使得使用者必须要等待较长的时间才能进行下一次扫描的作业，如此会降低工作效率。

发明内容

本发明的目的在提出一种齿轮组结构，适用于一扫描仪，其中扫描模块通过不同传动齿轮比的齿轮组结构以改变速度，使得扫描模块沿着扫描方向移动的速度与沿着原点方向移动的速度不同。

本发明的另一目的在提出一种带动扫描模块方法，适用于一扫描仪，其中扫描模块通过不同传动齿轮比的齿轮组结构以改变速度，使得扫描模块沿着扫描方向移动的速度与沿着原点方向移动的速度不同。

为达本发明的上述目的，提出一种齿轮组结构，包括一枢轴、一第一主动齿轮、一第二主动齿轮、一第一从动齿轮、一第二从动齿轮以及一被动齿轮。其中，第一主动齿轮以及第二主动齿轮架设在枢轴上，并可以枢轴为中心作旋转。此外，第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，并且第一从动齿轮可以环绕第一主动齿轮的周围移动，而第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合，并且第二从动齿轮可以环绕第二主动齿轮的周围移动。另外，被动齿轮与第一从动齿轮及第二从动齿轮其中的一啮合。

为达本发明的上述目的，提出一种带动扫描模块方法，扫描模块通过一齿轮组结构带动，齿轮组结构包括一枢轴、一第一主动齿轮、一第二主动齿轮，一第一从动齿轮、一第二从动齿轮及一被动齿轮。第一主动齿轮及第二主动齿轮架设在枢轴上，并可以枢轴为中心作旋转，而第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，并且第一从动齿轮可以环绕第一主动齿轮的周围移动，第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合，并且第二从动齿轮可以环绕第二主动齿轮的周围移动。被动齿轮与第一从动齿轮及第二从动齿轮其中的一啮合，而扫描模块固定在一传动构件上，被动齿轮可以带动传动构件，进而带动扫描模块的移动，带动扫描模块方法至少包括：

步骤一：驱动枢轴往一第一方向旋转，以使第一主动齿轮及第二主动齿轮往第一方向旋转，进而带动第一从动齿轮沿着第一主动齿轮的周围往第一方向移动，以使第一从动齿轮与被动齿轮啮合，此时会带动被动齿轮、传动构件及扫描模块，进行扫描的动作，而第二从动齿轮沿着第二主动齿轮的周围往第一方向移动，使第二从动齿轮与被动齿轮之间呈现脱离的状态；

步骤二：驱动枢轴往一第二方向旋转，以使第一主动齿轮及第二主动齿轮往第二方向旋转，进而带动第二从动齿轮沿着第二主动齿轮的周围往第二方向移动，以使第二从动齿轮与被动齿轮啮合，此时会带动被动齿轮、传动构件及扫描模块，进行回到原点的动作，而第一从动齿轮系沿着第一主动齿轮的周围往第二方向移动，使第一从动齿轮与被动齿轮之间呈现脱离的状态。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明。

附图说明

图1绘示本发明一较佳实施例的齿轮组结构的示意图；

图2A绘示沿着第一方向旋转的齿轮组结构的示意图；

图2B绘示沿着第二方向旋转的齿轮组结构的示意图；

图3绘示从动齿轮在一结构体中移动的示意图，特别是结构体具有一弧形槽道；

图4绘示结构体的弧形槽道沿着A-A曲线的剖面示意图。

标号说明：

100：齿轮组结构      110：枢轴

112：第一主动齿轮    114：第二主动齿轮

116：第一从动齿轮    118：第二从动齿轮

120：被动齿轮        200：扫描模块

210：传动构件        212：皮带

214：皮带轮          302：从动齿轮

304：主动齿轮        310：结构体

312：弧形槽道        314：棒杆

R、R1、R2：半径

具体实施方式

图1绘示本发明一较佳实施例的一种齿轮组结构的示意图。请参照图1，齿轮组结构100包括一枢轴110、一第一主动齿轮112、一第二主动齿轮114、一第一从动齿轮116、一第二从动齿轮118以及一被动齿轮120。其中，第一主动齿轮112与第二主动齿轮114架设在枢轴110上，可以枢轴110为中心作旋转，用以输出马达(未绘示)所产生的动力。此外，第一从动齿轮116与第一主动齿轮112啮合，且随着第一主动齿轮112转动而相对地旋转，并且第一从动齿轮116可以沿着第一弧形槽道130而环绕于第一主动齿轮112的周围移动，而第二从动齿轮118与第二主动齿轮114啮合，且随着第二主动齿轮118转动而相对地旋转，并且第二从动齿轮118可以沿着第二弧形槽道140而环绕于第二主动齿轮114的周围移动。另外，被动齿轮120与第一从动齿轮116及第二从动齿轮118其中之一啮合，即当被动齿轮120与第一从动齿轮116啮合时，被动齿轮120与第二从动齿轮118之间呈现脱离的状态，反之，当被动齿轮120与第二从动齿轮118啮合时，被动齿轮120与第一从动齿轮116之间呈现脱离的状态。

承上所述，本发明与公知不同的是，本发明的齿轮组结构100通过第一主动齿轮112、第一从动齿轮116以及被动齿轮120所构成的传动齿轮比，来带动扫描模块200，或是通过第二主动齿轮114、第二从动齿轮118以及被动齿轮120所构成的传动齿轮比，来带动扫描模块200。其中，第一主动齿轮112的齿数可小于第二主动齿轮114的齿数，而第一从动齿轮116的齿数可大于第二从动齿轮118的齿数。在最佳情况下，第一主动齿轮112的齿数加上第一从动齿轮116的齿数等于第二主动滚轮114的齿数加上第二从动齿轮118的齿数。

接下来，叙述运用上述齿轮组结构100来带动扫描模块的方法。请参考图2A，其绘示沿着第一方向旋转的齿轮组结构的示意图，其中扫描模块200固定在一传动构件210上，而传动构件210例如由一皮带212以及一皮带轮214所构成，而被动齿轮120可以带动传动构件210，进而带动扫描模块200的移动。值得注意的是，当枢轴110往第一方向D1旋转时，例如往逆时钟旋转时，会同时驱动第一主动齿轮112以及第二主动齿轮114往第一方向D1旋转，进而带动第一从动齿轮116沿着第一主动齿轮112的周围往第一方向D1移动到第一弧形槽道130的一第一端部132，以使第一从动齿轮114与被动齿轮120啮合，此时会带动被动齿轮120、传动构件210及扫描模块200，进行扫描的动作。此外，第二从动齿轮118会沿着第二主动齿轮114的周围往第一方向D1移动到第二弧形槽道140的一第二端部144，以使第二从动齿轮118与被动齿轮120之间呈现脱离的状态。

接着，请参考图2B，其绘示沿着第二方向旋转的齿轮组结构的示意图，当枢轴110往第二方向D2旋转时，例如往顺时钟旋转时，会同时驱动第一主动齿轮112以及第二主动齿轮114往第二方向D2旋转，进而带动第二从动齿轮118沿着第二主动齿轮114的周围往第二方向D2移动到第二弧形槽道140的一第一端部142，以使第二从动齿轮118与被动齿轮120啮合，此时会带动被动齿轮120、传动构件210及扫描模块200，进行回到原点的动作。此外，第一从动齿轮116会沿着第一主动齿轮112的周围往第二方向D2移动到第一弧形槽道130的一第二端部134，以使第一从动齿轮116与被动齿轮120之间呈现脱离的状态。

由上述说明可知，在马达驱动枢轴往第一方向旋转的速率相同于往第二方向旋转的速率的条件下，扫描模块可通过二组不同传动齿轮比的齿轮组结构的带动下，以不同的传动速率进行扫描的动作或回到原点的动作。例如，如图2A所示，利用齿数较少的第一主动齿轮112来驱动扫描模块200，而扫描模块200可通过传动速率较低的齿轮组结构的带动下，以低速进行扫描的动作，并借此以提高扫描分辨率。又例如，如图2B所示，利用齿数较多的第二主动齿轮114来驱动扫描模块200，而扫描模块200可通过传动速率较高的齿轮组结构的带动下，以高速进行回到原点的动作，进而节省等待扫描模块200回到原点的时间，因此可以缩减使用者等待下一次进行扫描作业的时间，如此会增加工作效率。

请参考图3及4图，其中图3绘示从动齿轮在一结构体中移动的示意图，特别是结构体具有二弧形槽道，而图4绘示结构体的弧形槽道沿着A-A曲线的剖面示意图。请参考图3，在本实施例中，为使从动齿轮302与主动齿轮304之间呈现良好的啮合状态，且从动齿轮302可以在最佳的情况下环绕主动齿轮304的周围移动，特别将从动齿轮302装配在一结构体310上，其中结构体310具有二弧形槽道312，分别位在结构体310的两侧(如图4所示)，且弧形槽道312的曲率半径R等于主动齿轮304的半径R1与从动齿轮302的半径R2相加总，以使主动齿轮304与从动齿轮302之间呈现良好的啮合状态。此外，请参考图4，从动齿轮302固定于一棒杆314上，并可以棒杆314为中心旋转，且棒杆314的两端装配到弧形槽道312中并且可以沿着弧形槽道312的延伸方向滑动。因此，从动齿轮302可通过棒杆314的引导而沿着弧形槽道312移动，并环绕主动齿轮304的周围移动。

基于上述，本发明的齿轮组结构中，当第一主动齿轮往第一方向旋转时，第一从动齿轮可沿着第一方向移动，以使第一从动齿轮与被动齿轮啮合，反之，当第二主动齿轮往二方向旋转时，第二从动齿轮可沿着第二方向移动，以使第二从动齿轮与被动齿轮啮合。另外，被动齿轮与第一从动齿轮啮合时，被动齿轮与第二从动齿轮之间呈现脱离的状态，反之，当被动齿轮与第二从动齿轮啮合时，被动齿轮与第一从动齿轮之间呈现脱离的状态。

综上所述，本发明的齿轮组结构通过低齿数的第一主动齿轮、第一从动齿轮以及被动齿轮所构成的低传动齿轮比，来带动扫描模块进行扫描的工作，或是通过多齿数的第二主动齿轮、第二从动齿轮以及被动齿轮所构成的高传动齿轮比，来带动扫描模块进行回到原点的工作。如此扫描模块可以低速进行扫描的动作，借此以提高扫描分辨率，而扫描模块又可以高速进行回到原点的动作，进而节省等待扫描模块回到原点的时间，因此可以缩减使用者等待下一次进行扫描作业的时间，如此会增加工作效率。

虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定为准。

Claims (10)

1、一种齿轮组结构，其特征在于：至少包括：

一枢轴；

一第一主动齿轮，架设在该枢轴上，可以该枢轴为中心作旋转；

一第二主动齿轮，架设在该枢轴上，可以该枢轴为中心作旋转；

一第一从动齿轮，与该第一主动齿轮啮合，并且该第一从动齿轮可以环绕该第一主动齿轮的周围移动；

一第二从动齿轮，与该第二主动齿轮啮合，并且该第二从动齿轮可以环绕该第二主动齿轮的周围移动；

一被动齿轮，与该第一从动齿轮及该第二从动齿轮，二者择一，啮合。

2、如权利要求1所述的齿轮组结构，其特征在于：该枢轴可以一第一方向旋转及一第二方向旋转，二者择一，当该枢轴往该第一方向旋转时，该第一从动齿轮会沿着该第一主动齿轮的周围往该第一方向移动，以使该第一从动齿轮与该被动齿轮啮合，而该第二从动齿轮会沿着该第二主动齿轮的周围往该第一方向移动，以使该第二从动齿轮与该被动齿轮之间呈现脱离的状态，当该枢轴往该第二方向旋转时，该第一从动齿轮会沿着该第一主动齿轮的周围往该第二方向移动，以使该第一从动齿轮与该被动齿轮之间呈现脱离的状态，而该第二从动齿轮会沿着该第二主动齿轮的周围往该第二方向移动，以使该第二从动齿轮与该被动齿轮啮合。

3、如权利要求1所述的齿轮组结构，其特征在于：该第一主动齿轮的齿数不同于该第二主动齿轮的齿数，而该第一从动齿轮的齿数不同于该第二从动齿轮的齿数。

4、一种齿轮组结构，其特征在于：至少包括：

一主动齿轮；

一从动齿轮，与该主动齿轮啮合，并且该从动齿轮可以环绕该主动齿轮的周围移动；

一被动齿轮，与该从动齿轮选择性地啮合。

5、如权利要求4所述的齿轮组结构，其特征在于：该主动齿轮可以一第一方向旋转及一第二方向旋转，二者择一，当该主动齿轮往该第一方向旋转时，该从动齿轮会沿着该主动齿轮的周围往该第一方向移动，以使该从动齿轮与该被动齿轮啮合，当该主动齿轮往该第二方向旋转时，该从动齿轮会沿着该主动齿轮的周围往该第二方向移动，以使该从动齿轮与该被动齿轮之间呈现脱离的状态。

6、如权利要求4所述的齿轮组结构，其特征在于：该从动齿轮装配在一结构体上，该结构体具有至少一弧形槽道，该弧形槽道的曲率半径等于该主动齿轮的半径与该从动齿轮的半径相加总，该从动齿轮固定于一棒杆上并可以该棒杆为中心旋转，该棒杆装配到该弧形槽道中并且可以沿着该弧形槽道的延伸方向滑动，而通过该棒杆的引导可以使该从动齿轮沿着该弧形槽道的延伸方向移动。

7、一种带动扫描模块方法，其特征在于：该扫描模块通过一齿轮组结构带动，该齿轮组结构包括一枢轴、一第一主动齿轮、一第二主动齿轮，一第一从动齿轮、一第二从动齿轮及一被动齿轮，该第一主动齿轮及该第二主动齿轮架设在该枢轴上，可以该枢轴为中心作旋转，而该第一从动齿轮与该第一主动齿轮啮合，并且该第一从动齿轮可以环绕该第一主动齿轮的周围移动，该第二从动齿轮与该第二主动齿轮啮合，并且该第二从动齿轮可以环绕该第二主动齿轮的周围移动，该被动齿轮与该第一从动齿轮及该第二从动齿轮，二者择一，啮合，而该扫描模块固定在一传动构件上，该被动齿轮可以带动该传动构件，进而带动该扫描模块的移动，该带动扫描模块方法至少包括：

步骤一：驱动该枢轴往一第一方向旋转，以使该第一主动齿轮及该第二主动齿轮往该第一方向旋转，进而带动该第一从动齿轮沿着该第一主动齿轮的周围往该第一方向移动，以使该第一从动齿轮与该被动齿轮啮合，此时会带动该被动齿轮、该传动构件及该扫描模块，进行扫描的动作，而该第二从动齿轮沿着该第二主动齿轮的周围往该第一方向移动，使该第二从动齿轮与该被动齿轮之间呈现脱离的状态；

步骤二：驱动该枢轴往一第二方向旋转，以使该第一主动齿轮及该第二主动齿轮往该第二方向旋转，进而带动该第二从动齿轮沿着该第二主动齿轮的周围往该第二方向移动，以使该第二从动齿轮与该被动齿轮啮合，此时会带动该被动齿轮、该传动构件及该扫描模块，进行回到原点的动作，而该第一从动齿轮沿着该第一主动齿轮的周围往该第二方向移动，使该第一从动齿轮与该被动齿轮之间呈现脱离的状态。

8、如权利要求7所述的带动扫描模块方法，其特征在于：在进行步骤一时通过该第一主动齿轮带动该扫描模块的移动速率，小于在进行步骤二时通过该第二主动齿轮带动该扫描模块的移动速率。

9、一种带动扫描模块方法，其特征在于：通过一第一主动齿轮及一第二主动齿轮，二者择一，可以带动一被动齿轮及一扫描模块，该带动扫描模块方法至少包括：

步骤一：利用该第一主动齿轮带动该被动齿轮及该扫描模块，进行扫描的动作，同时使该第二主动齿轮无作用于该被动齿轮；

步骤二：利用该第二主动齿轮带动该被动齿轮及该扫描模块，进行回到原点的动作，同时使该第一主动齿轮无作用于该被动齿轮。

10、如权利要求9所述的带动扫描模块方法，其特征在于：在进行步骤一时通过该第一主动齿轮带动该扫描模块的移动速率，小于在进行步骤二时通过该第二主动齿轮带动该扫描模块的移动速率。

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