DE4421122C2

DE4421122C2 - Bildabtastgerät

Info

Publication number: DE4421122C2
Application number: DE4421122A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Fujiwara
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1994-06-19
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2014-06-20
Also published as: DE4421122C3; US5592308A; DE4421122A1; JPH0784441A; US5691825A; JP3077098B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildabtastgerät mit einem Träger für optische Komponenten nach dem Oberbegriff des Anspru ches 1, sowie ein Bildabtastgerät mit zwei Trägern für die optischen Komponenten nach dem Oberbegriff des Anspruches 2.

Ein Bildabtastgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE 35 21 514 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion gleitet der Träger für die optischen Komponen ten auf einer Stange und einer Schiene, wobei sowohl die Stange als auch die Schiene vertikal in einem Gehäuse ju stierbar sind.

Ein Bildabtastgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2 ist aus der DE 36 32 790 A1 bekannt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die bekannten Bildabtastgeräte derart auszugestalten, daß Fehllagen der optischen Komponenten bezüglich der Dokumen tenauflagefläche in einem oder in mehreren Freiheitsgraden korrigierbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen für einen Freiheits grad durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des An spruches 1 oder des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 2 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dem Anspruch 3 zu ent nehmen.

Lösungen für die Korrektur weiterer Freiheitsgrade der Trä ger sind in den Ansprüchen 4 bis 6 angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die den herkömmlichen Bildscanner des Zwei-Träger-Typs zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die die Richtungen einer Abweichung zeigt, die bei dem Träger eines Bildscanners verursacht wird;

Fig. 3A und 3B sind schematische Darstellungen zum Erläutern der Schräglaufeinstellung bei Bildabtastgeräten des Ein-Träger-Typs und Zwei-Träger-Typs der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Rahmen abschnittes des Bildabtastgerätes;

Fig. 5 ist eine Montageansicht des Rahmenabschnittes des in Fig. 4 gezeigten Bildabtastgerätes;

Fig. 6 ist eine Ansicht, die den Antriebsmechanismus des Trägers des Bildabtastgerätes des Zwei-Träger-Typs zeigt;

Fig. 7 ist eine Ansicht, die den Schräglaufeinstell mechanismus des Trägers der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 ist eine Ansicht, die den Schräglaufeinstell mechanismus zeigt, bei der die Ansicht in der Richtung eines Pfeils A in Fig. 7 erfolgt;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Mechanismus zum Unterdrücken der Abweichungen in den Neigungs- und Seitenabweichrichtungen des Trägers;

Fig. 10 ist eine Ansicht zum Erläutern der Lastein stellung der Andruckrolle des Trägers; und

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht des Mechanis mus zum Unterdrücken der Abweichungen der Neigungs- und Seitenabweichrichtungen einer anderen Ausführungsform.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bildabtast gerätes mit zwei Trägern. Es sind eine Lichtquelle (Lampe) 11 und ein Spiegel 12 an einem ersten Träger 10 montiert, der durch einen Draht 13 angetrieben wird. Zwei Spiegel 21, 22 sind an einem zweiten Träger 20 montiert, der durch einen Draht 23 angetrieben wird. Eine Linse 31, CCD 32 und eine Steuerschaltung davon sind an einem stationären Rahmen 30 angebracht. Ein Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 11 emittiert wird, fällt auf eine Oberfläche 1 von einem Dokument oder von Medien ein. Der Lichtstrahl, der auf der Dokumentenoberfläche 1 reflektiert wird, wird an dem Spiegel 12 an dem ersten Träger und durch die Spiegel 21, 22 an dem zweiten Träger reflektiert. Dann wird ein Bild auf dem CCD 32 gebildet, wenn der Lichtstrahl durch eine Linse 31, die an dem feststehenden Rahmen 30 angeordnet ist, hindurchtritt. Um ein Bild auf dem CCD 32 unter Verwendung des Lichtstrahls zu bilden, der von der Dokumentenoberfläche 1 ausgesendet wurde, muß die Länge des optischen Weges von der Dokumentenoberfläche 1 zu dem CCD 32 jederzeit konstantgehalten werden. In dem Fall, bei dem der erste Träger 10 längs der Dokumentenoberfläche 1 in der Richtung des Pfeils P mit der Geschwindigkeit von V bewegt wird, ist es deshalb notwendig, den zweiten Träger 20 in derselben Richtung wie jener des ersten Trägers 10, wie durch einen Pfeil P gezeigt, mit der Geschwindigkeit von V/2 zu bewegen. Demzufolge sind die Drähte 13, 23 mit einer geeigneten Antriebsquelle (in den Zeichnungen nicht gezeigt) verbunden, so daß die ersten und zweiten Träger 10, 20 mit den Geschwindigkeiten von V bzw. V/2 bewegt werden können.

Wenn ein Rollen R, wie in Fig. 2 gezeigt, bezüglich des Schafts (die Richtung des Schafts ist dieselbe wie die progressive Richtung) hinsichtlich der progressiven Richtung S des Trägers C nicht korrekt eingestellt ist und wenn die Neigung P um eine horizontale Achse herum, die zu dem Schaft senkrecht ist, und eine Seitenabweichung Y um eine vertikale Achse herum, die zu dem Schaft rechtwinklig ist, nicht unterdrückt werden, wird das gebildete Bild unscharf.

Fig. 3A zeigt eine Schräglaufeinstellrichtung des Trägers des Bildscanners des Zwei-Träger-Typs. In diesem Fall wird die Abweichung einer Rotationsrichtung, das heißt, das Rollen R, bezüglich des Schafts S eingestellt, der in der Bewegungsrichtung der ersten und zweiten Träger 10, 20 angeordnet ist. Die ersten und zweiten Träger 10, 20 sind durch den Schaft S und die Schiene L gestützt, die parallel zu der progressiven Richtung angeordnet sind. Auf der Seite der Schiene L wird eine Kontaktposition von wenigstens einem der Träger (des zweiten Trägers 20) eingestellt.

Fig. 3B zeigt eine Schräglaufeinstellrichtung des Trägers in dem Bildscanner des Ein-Träger-Typs. Der einzelne Träger C wird durch den Schaft S und die Schiene L gestützt und in der Rollrichtung R auf dieselbe Weise wie oben eingestellt. Die folgenden Erläuterungen beziehen sich hauptsächlich auf das Bildabtastgerät des Zwei-Träger-Typs. Es ist jedoch zu beachten, daß diese technischen Lösungen auch auf das Bildabtastgerät des Ein-Träger-Typs anwendbar sind.

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Rahmens des Bildabtastgerätes, und Fig. 5 ist eine Montageansicht des Rahmens des Bildabtastgerätes. Zuerst wird eine Bodenplatte 43 an vorderen und hinteren Endplatten 41, 42, die parallel angeordnet sind, auf solch eine Weise angebracht, daß Vorsprünge der Bodenplatte 43 in Bezugslöcher der Endplatten 41, 42 eingefügt werden. Zur gleichen Zeit werden die L- förmigen Glieder 44, 45 an den rechten und linken oberen Ecken der Endplatten 41, 42 auf solch eine Weise angebracht, daß die Glieder 44, 45 an einer Bezugsoberfläche aufgesetzt werden. Dann werden diese Glieder befestigt. Danach wird ein Schaft 46 in die runden Bezugslöcher der Endplatten 41, 42 eingesetzt, und ein L-förmiger Führungswinkel 47 wird in die L-förmigen Bezugslöcher der Endplatten 41, 42 eingesetzt, auf solch eine Weise, daß diese Glieder auf den Bezugsober flächen aufgesetzt werden. Obwohl die Träger in Fig. 4 und 5 nicht gezeigt sind, werden sie bei dem Bildabtastgerät des Zwei- Träger-Typs angebracht und an dem Rahmen befestigt, nachdem der Schräglauf und die Vergrößerung der Linsen- und CCD- Einheit 48 an einer Vorrichtung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) eingestellt worden sind. Bezüglich der Dokumenten oberfläche wird ein Auflageglas (in den Zeichnungen nicht gezeigt) auf der Grundlage der oberen Oberflächen der oberen L-förmigen Glieder 44, 45 angebracht. Die Träger (in den Zeichnungen nicht gezeigt) werden auf solch eine Weise beweglich angebracht, daß die Träger rittlings auf dem Führungs schaft 46 und dem Führungswinkel 47 sitzen, wie später beschrieben.

Fig. 6 ist eine Draufsicht, die einen Trägerantriebs mechanismus des Bildabtastgerätes zeigt. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel ist der erste Träger 10 etwa in T-Form gebildet, und der Basisendabschnitt des ersten Trägers 10 wird von dem Führungsschaft 46 geführt. Andererseits ist der zweite Träger 20 etwa in L-Form gebildet, und zwei Abschnit te des Basisendes werden von dem Führungsschaft 46 auf solch eine Weise geführt, daß die zwei Abschnitte des Basisendes den ersten Träger 10 überbrücken. Die ersten und zweiten Träger 10, 20 sind durch Befestigungsglieder 15, 25 an Antriebsbändern 14 bzw. 24 befestigt. Diese Antriebsbänder 14, 24 sind durch Antriebsscheiben 16 bzw. 26 mit einem Antriebsmotor 49 verbunden, und die Antriebsscheibe 16 hat einen Durchmesser von D, und die Steuerscheibe 26 hat andererseits einen Durchmeser von D/2, so daß der erste Träger 10 längs des Führungsschafts 46 mit der Geschwindig keit von V bewegt werden kann und der zweite Träger 20 längs des Führungsschafts 46 mit der Geschwindigkeit von V/2 bewegt werden kann. Das optische System (nicht gezeigt) mit der Lichtquelle (Lampe) und dem Spiegel ist, wie zuvor beschrieben, an dem ersten Träger 10 montiert, und das optische System (nicht gezeigt) mit den Spiegeln ist auch an dem zweiten Träger 20 montiert, so daß ein Dokument (nicht gezeigt) durch die Wirkung der Linsen- und CCD-Einheit 48, die an dem Rahmen befestigt ist, gelesen wird. In diesem Zusammenhang ist Bezugszeichen 48a ein Linsensystem und Bezugszeichen 48b ein Zeilensensor.

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Aus führungsform des Schräglaufeinstellmechanismus des Bildabtastgerätes zeigt, und Fig. 8 ist eine Ansicht in der Richtung von Pfeil A. Hinsichtlich des zweiten Trägers 20 wird die Abweichung der Rotationsrichtung (Rollrichtung R) bezüglich des Schafts S der Bewegungsrichtung eingestellt, wie in Fig. 3 gezeigt. Das heißt, ein Führungsloch 51, das mit dem Führungsschaft 46 im Eingriff steht, ist an dem Basisendabschnitt des zweiten Trägers 20 gebildet, und der zweite Träger 20 wird längs dieses Führungsschafts 46 in der Abtastrichtung geführt. An dem anderen Endabschnitt des zweiten Trägers 20 ist ein exzentrischer Schaft 52 vorgesehen, um sich in eine Richtung zu erstrecken, die zu dem Führungsschaft 46 recht winklig ist. Dieser exzentrische Schaft 52 enthält: einen ersten Schaftabschnitt 52a, der mit dem Trägerhauptkörper im Eingriff steht; einen zweiten Schaftabschnitt 52b, der bezüglich des Schaftabschnittes 52a exzentrisch ist, bei dem ein Lager 53 an dem zweiten Schaftabschnitt 52b angebracht ist; einen Arm 52c, der sich in eine Radialrichtung er streckt; und einen konischen Vorsprung 52d, der an einem vorderen Ende des Arms 52c vorgesehen ist. Der exzentrische Schaft 52 wird durch eine Scheibe 54 und einen Stoppring 55 gehalten, die an einem Ende des exzentrischen Schafts 52 vorgesehen sind, und durch eine Feder 56 in Fig. 7 nach links geschoben, so daß der Vorsprung 52d mit einem der Langlöcher 57a, die in einem Stoppglied 57 gebildet sind, das an dem Träger befestigt ist, im Eingriff steht. Eine große Anzahl von Langlöchern 57a ist, wie in Fig. 8 gezeigt, auf einem Halbkreis gebildet, dessen Mitte dieselbe wie jene des Schaftabschnittes 52a (in Fig. 7 gezeigt) des exzentrischen Schafts 52 ist. Der Endabschnitt des exzentrischen Schafts 52 auf der Seite des Lagers 53 wird durch einen "C"-Ring 58 gehalten, so daß das Lager 53 von dem exzentrischen Schaft 52 nicht gelöst werden kann. Ferner ist der Endabschnitt des exzentrischen Schafts 52 auf der Seite des Lagers 53 mit einer Mitnehmernut 52e versehen. Das Lager 53 wird auf solch eine Weise gestützt, daß das Lager 53 auf einer Führungsschiene 47 rollen kann, die an einem Rahmen (nicht gezeigt) des Bildabtastgerätes befestigt ist.

Auf Grund der oben beschriebenen Konstruktion wird die Operation auf folgende Weise ausgeführt: Ein Mitnehmer (nicht gezeigt) wird in die Mitnehmernut 52e eingesetzt, so daß der exzentrische Schaft 52 durch den Mitnehmer gegen die Kraft der Feder 56 in Fig. 7 nach rechts geschoben wird. Deshalb wird der Vorsprung 52d, der an dem vorderen Ende des Arms vorgesehen ist, von dem Langloch 57a getrennt, und wenn der exzentrische Schaft 52 um einen vorbestimmten Winkel rotiert wird, greift der Vorsprung 52d durch die Kraft der Feder 53 in ein anderes Langloch 57a ein. Da die Schaft abschnitte 52a, 52b des exzentrischen Schafts 52 zueinander exzentrisch sind, kann der zweite Träger 20 in der Richtung des Pfeils R um den Führungsschaft 46 herum vollkommen eingestellt werden.

Ein Betrag einer Schräglaufeinstellung des Trägers in der Rollrichtung wird, wie oben beschrieben, durch einen Betrag der Exzentrizität zwischen den Schaftabschnitten 52a, 52b des exzentrischen Schafts 52 bestimmt und auch durch einen Teilungswinkel der Langlöcher 57a bestimmt. Demzufolge werden entsprechend eines Betrags des Schräglaufs, der zwischen den rechten und linken Abschnitten eines Dokuments verursacht wird, das auf der Auflage (nicht gezeigt) an geordnet ist, ein Betrag der Exzentrizität des exzentrischen Schafts 52 und ein Teilungswinkel der Langlöcher 57a bestimmt.

Fig. 9 zeigt einen Mechanismus zum Unterdrücken der Abweichung des Trägers in den Neigungs- und Seitenabweich richtungen. Die Abweichung des ersten Trägers 10 in der Seitenabweichrichtung wird durch Andruckrollen 61, 62 unterdrückt, die an einem Arm des Endabschnittes des ersten Trägers 10 vorgesehen sind, welche Andruckrollen 61, 62 horizontal angeordnet sind, um den Führungsschaft 46 zu kontaktieren. Ferner wird die Abweichung des ersten Trägers 10 in der Neigungsrichtung durch Andruckrollen 63, 64 unterdrückt, die an dem Arm des Endabschnittes des ersten Trägers 10 vorgesehen sind, welche Andruckrollen 63, 64 vertikal angeordnet sind, um den Führungsschaft 46 zu kontaktieren.

Andererseits wird die Abweichung des zweiten Trägers 20 in der Seitenabweichrichtung durch zwei Andruckrollen 65, 66 unterdrückt, die mit dem Führungsschaft 46 horizontal in Kontakt sind, welche zwei Andruckrollen 65, 66 angeordnet sind, um den ersten Träger 10 zu überbrücken. Ferner wird die Abweichung des zweiten Trägers 10 in der Neigungsrich tung durch zwei Andruckrollen 67, 68 unterdrückt, die mit dem Führungsschaft 46. vertikal in Kontakt gelangen, welche zwei Andruckrollen 67, 68 angeordnet sind, um den ersten Träger 10 zu überbrücken.

Fig. 10 ist eine Ansicht zum Erläutern der Einstellung einer Last, die den Andruckrollen in dem Mechanismus zum Unterdrücken der Abweichung des Trägers, der in Fig. 9 gezeigt ist, verliehen wird. Fig. 10 zeigt die Last der Andruckrolle, die zum Unterdrücken der Abweichung des ersten Trägers in der Seitenabweichrichtung verwendet wird. In der Zeichnung ist Bezugszeichen 10 der erste Träger, Bezugs zeichen 14 ein Antriebsband, Bezugszeichen 15 ein Befesti gungsabschnitt, an dem das Band 14 und der erste Träger 10 befestigt sind, Bezugszeichen 46 ein Führungsschaft, sind Bezugszeichen 61, 62 Andruckrollen, Bezugszeichen 71, 72 Drucklager. Die Last, die jeder Andruckrolle verliehen wird, wird auf folgende Weise bestimmt.

F × l < F_B × l_FB + G × α × l_G

Dabei ist F: Andrucklast
l: Abstand zwischen der Andruckrolle und dem Lager in der Richtung des Schafts
F_B: Bandspannung
l_FB: Abstand zwischen dem Band und dem Schaft in der Richtung, die zu dem Schaft rechtwinklig ist
G: Last des Trägers
α: Beschleunigung, die auf den Träger wirkt
l_G: Abstand zwischen dem Schwerezentrum und dem Schaft in der Richtung, die zu dem Schaft rechtwinklig ist.

Wenn die Andruckrolle so eingestellt ist, daß die Andrucklast den obigen Ausdruck erfüllen kann, kann eine Bewegung der optischen Achse, die durch die Abweichung von Neigung und Seitenabweichung verursacht wird, unter der Bedingung der Abmessungen, des Gewichts und der maximalen Beschleunigung des Systems unterdrückt werden. Deshalb kann die Bildqualität verbessert werden, selbst wenn das Bild auf Grund der Abweichung des Trägers, die durch Stopp, Start und plötzliche Beschleunigung hervorgerufen wird, unscharf werden kann. In diesem Zusammenhang ist oben unter Bezugnah me auf Fig. 10 die Unterdrückung der Abweichung des ersten Trägers 10 in der Seitenabweichrichtung erläutert, jedoch kann die Unterdrückung der Abweichung des ersten Trägers 10 in der Neigungsrichtung auf dieselbe Weise erfolgen. Die Bedingungen des zweiten Trägers sind dieselben wie jene des ersten Trägers.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform des Mechanismus zum Unterdrücken der Abweichung des Trägers in den Neigungs- und Seitenabweichrichtungen, bei der der in Fig. 9 gezeigte Mechanismus verbessert ist. Bei dieser Ausführungsform erfolgen die Einstellung des Trägers in der Seitenabweich richtung und jene in der Neigungsrichtung durch dieselben Rollen. Das heißt, die Einstellung des ersten Trägers in der Seitenabweichrichtung und jene in der Neigungsrichtung erfolgt durch Andruckrollen 73, 74′ die an dem Basisende des Arms des ersten Trägers 10 auf solch eine Weise angeordnet sind, daß jede der Andruckrollen 73, 74 mit einer oberen seitlichen Position des Führungsschafts 46 in Kontakt gelangt, wobei ein Winkel von etwa 450 gebildet wird. Andererseits erfolgt die Unterdrückung der Abweichung des zweiten Trägers 20 in der Seitenabweichrichtung und jene in der Neigungsrichtung durch zwei Andruckrollen 75, 76, die angeordnet sind, um den ersten Träger 10 zu überbrücken, wobei jede der Andruckrollen 75, 76 mit einer unteren transversalen Position des Führungsschafts 46 bei einem Winkel von etwa 450 in Kontakt gelangt. In diesem Fall wird die Einstellast der Andruckrolle so bestimmt, daß eine notwendige Kraft in jeder der Neigungs- und Seitenabweich richtungen in der Form einer Komponentenkraft verliehen werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, daß die Anzahl von wirklich montierten Andruckrollen redu ziert wird, und ferner können die Volumen der ersten und zweiten Träger 10, 20 reduziert werden.

Bei dem Bildabtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Einstellung bezüglich der Roll-, Seitenabweich- und Neigungsrichtungen des Trägers, wie oben erläutert, durch eine einfache Konstruktion leicht vorgenommen werden. Auf Grund des oben Erwähnten ist es möglich, ein Bildabtastgerät vorzusehen, bei dem die Einstellungen des Trägers in den Roll-, Seitenabweich- und Neigungsrichtungen durch eine einfache Konstruktion erfolgen kann, so daß die Abweichung des Trägers in dem Fall eines plötzlichen Starts oder Stopps unterdrückt werden kann, unscharfe Bilder vermieden werden können und die Lesegeschwindigkeit erhöht werden kann.

Claims

1. Bildabtastgerät mit einer Dokumentenauflagefläche, be züglich der ein Träger für optische Komponenten bewegt wird, wobei der Träger auf der einen Seite von einer Füh rungsstange, die in einer Bohrung im Träger gleitet, ge führt wird, und auf der anderen Seite sich mit einer Rolle, die in einer Achse drehbar gelagert ist auf einer parallel zur Führungsbahn verlaufenden Führungsschiene abstützt, da durch gekennzeichnet, daß die Achse der Rolle in dem Träger höhenverstellbar befestigt ist.

2. Bildabtastgerät mit einer Dokumentenauflagefläche, be züglich der zwei Träger für die optischen Komponenten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt werden, wobei die Träger auf der einen Seite von einer Führungsstange, die in Bohrungen in den Trägern gleitet, geführt werden, und auf der anderen Seite sich mit Rollen, die in Achsen drehbar gelagert sind, auf einer parallel zur Führungsbahn verlau fenden Führungsschiene abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Rolle in einem der Träger höhenverstell bar befestigt ist.

3. Bildabtastgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Achse einen exzentrischen Ansatz auf weist, mit dem sie in dem Träger zur Justierung verdreht werden kann.

4. Bildabtastgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß an dem Träger an Federarmen Andruckrollen gelagert sind, die gegen die Führungsstange drücken.

5. Bildabtastgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Andrückrollen von oben oder von unten und/oder von der Seite gegen die Führungsstange drücken.

6. Bildabtastgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Andrückrollen von schräg oben oder von schräg unten gegen die Führungsstange drücken.