JP3863430B2 - 画像モジュール及び文書スキャナ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文書走査装置に関する。詳細には、本発明は、画像形成及び搬送に関する構成要素のアセンブリに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、文書スキャナの画像形成センサ要素及び搬送機構を高精度で相対的に配置するための改良された装置及び方法を提供する。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様は、文書スキャナ用の画像モジュールにおいて、基準要素を有する鋳造されたハウジングと、画像形成センサアレイと、前記基準要素に対して前記画像形成センサアレイを付勢するアレイバイアス要素と、前記ハウジングに取り付けられた搬送機構と、を有する、画像モジュールである。
本発明の第2の態様は、基準要素及び支持要素を有するハウジングと、前方辺部及び後方辺部並びに前面及び裏面を有するセンサ板であって該センサ板の前記前面が前記支持要素に当接する前記センサ板、及び該センサ板の前記前面上の複数のセンサ要素を有する画像形成センサアレイと、前記画像形成センサアレイの前記後方辺部に当接して前記画像形成センサアレイの前記前方辺部を前記基準要素に対して付勢するばねクリップと、前記画像形成センサアレイの前記センサ要素の上方で前記ハウジングに取り付けられたレンズと、前記ハウジングに装着されたランプと、前記ハウジングに取り付けられた搬送機構であって、前記ハウジング及び原稿を相対的に移動させる前記搬送機構と、を有する、文書スキャナである。
【0004】
【発明の実施の形態】
図1に示されている文書スキャナ10は、特に、設計図等の、幅が36インチ(約91cm)以上であり得る大きなフォーマットの原稿11を扱うように設計されている。以下の説明を読んだ後で、本発明が、より小さな原稿用に設計されたスキャナにも用いられてもよいことが、当業者にはわかるであろう。スキャナ10は、スキャナハウジング12と、カバー14と、ユーザインタフェースモジュール16とを有する。スキャナハウジング12は光学要素を囲んでおり、この光学要素は、画像形成アレイ上に画像を結像させるレンズであってもよく、又は、画像を直接受け取る画像形成光センサのアレイを含んでもよい。好ましい光学要素については後述する。走査動作中、光学要素はハウジング内で静止しており、原稿11は、ハウジング12の上部にわたる原稿経路に沿って原稿が移動する第1の方向13に、原稿が光学要素を通過するように、搬送される。着脱可能カバー14は、原稿経路を囲んでいる。別の態様では、移動する光学要素と、静止又は移動する原稿とを含んでもよい。
【0005】
カバー上のユーザインタフェースモジュール16は、スキャナの状態に関する情報及び使用時の指示を提供する。ユーザインタフェースモジュール16は、キーパッド20、コントロールボタン21、及び/又は、接触感知型であってもよい表示スクリーン22を含み得る。ユーザインタフェースモジュール16の詳細な構造及び特徴は、スキャナの特定の機能及び能力によって異なる。ユーザインタフェースモジュール16は、スキャナハウジング12上の別の位置を含む別の位置にあってもよく、又は、スキャナの他の要素から分かれていてもよい。
【0006】
スキャナ内のコンピュータ26は、スキャナの光学要素から画像データを受け取って、そのデータに対して様々な画像処理機能を実施するようプログラムされている。コンピュータ26は、ユーザインタフェースモジュール16にも接続されており、ユーザが入力した指示を受け取るとともに、ディスプレイ22を介してユーザに情報を伝達する。コンピュータ26は、画像データを更に伝達又は処理するために、又は外部装置からの情報や指示を受け取るために、外部のコンピュータ又は他の装置(図示せず)に接続されていてもよい。コンピュータ26は、所望の機能に従ってプログラムされた汎用マイクロプロセッサであってもよい。
【0007】
次に、図2を参照すると、このスキャナの断面図は、スキャナハウジング12に囲まれた画像モジュール30を示している。画像モジュール30は、画像モジュール30上に配置された原稿を照らすためのランプ32等の光源を含む。画像モジュール30に取り付けられた搬送機構34は、走査される原稿及び画像モジュール30を、相対的に移動させる。図示されている実施形態では、画像モジュール30はスキャナハウジング12内で静止したまま、搬送機構34が、原稿を画像モジュールに対して移動させる。しかし、或いは、搬送機構34が、画像モジュール30を移動させて静止している原稿を通過させるように、設計されてもよい。レンズ36は、原稿からの反射光を、画像モジュール30の内部へと通す。説明されている特定の実施形態では、幅が36インチ(91.4cm)までの原稿の画像形成が可能である。従って、レンズ36の長さは36〜37インチ(91.4〜94.0cm)である。
【0008】
図3には、画像モジュール30のより詳細な平面図が示されており、図4には、画像モジュール30の断面図が示されている。画像モジュール30は、画像モジュール30の他の要素を保持するためのモジュールハウジング38を有する。モジュールハウジング38は、アルミニウム等の硬質材料の単一の単体部品として形成されるのが好ましい。例えば、モジュールハウジング38は、ダイキャスト又はモールドされたアルミニウムで形成されてもよい。36インチ(91.4cm)のレンズに対して、このモジュールハウジング38の長さは約44インチ(112cm)である。硬質の鋳造されたモジュールハウジング38は、画像モジュール30の異なる要素を相対的に配置するための、確固たる基準を与える。この確固たる基準により、他の要素を相対的な位置に正確に配置でき、これらの相対的な位置を維持できる。
【0009】
ランプ32はモジュールハウジング38に取り付けられており、画像モジュール30上を搬送機構34が移動させる原稿11(図1)を照らす。ランプ32は、蛍光管等の、スキャナに従来用いられているものである。ランプは、ランプ用の従来の電気接点を有するランプ装着部42に取り付けられる。電気接点は、画像モジュールハウジング38の本体を通して又は迂回してランプ装着部42に設けられることが、当業者にはわかるであろう。画像モジュールハウジング38の上面上の反射部44(図4)は、ランプ32からの光を走査される原稿11に向けるのを補助する。反射部44の正確な性質及び構成は、ランプ32、レンズ36、及び原稿経路等の、画像モジュール30の要素の構成によって異なる。
【0010】
画像モジュール30上に配置され、ランプ32によって照らされた原稿11は、光を反射して画像モジュール30に戻す。原稿11からの反射光は、画像モジュールハウジング38の上部を貫通する細長い開口部を通って、画像モジュールハウジング38の内部に入射する。図4を参照すると、ハウジング38の細長い開口部内のSELFOCレンズであってもよいレンズ36と赤外線フィルタガラス46とを含む光学要素は、その光を集束してフィルタリングする。レンズ36(1つ又は複数)及び/又は光学フィルタ(1つ又は複数)の正確なタイプは、スキャナの特定の用途によって異なる。SELFOCレンズ36及び赤外線フィルタ46は、ハウジング38に永久的に又は着脱可能に取り付けてもよいことが、当業者にはわかるであろう。レンズ36及びフィルタ46の取り付け方については、様々なタイプのものが当該技術分野で知られている。レンズ36に基準パッドを取り付ければ、レンズ36がレンズ開口部内で垂れ下がることを防止するための補助となる。基準パッドはレンズ36に接合されてもよい。ブラケットは、赤外線フィルタ46を保持する。ブラケットに取り付けられたゴム製バンパーが、ブラケットを、ハウジング38の内部の基準面に対して押圧する。
【0011】
SELFOCレンズ36及び赤外線フィルタガラス46を通ってモジュールハウジング38の内部に入射した光は、画像モジュールハウジング38の内部の画像形成センサアレイ48に受容される。画像形成センサアレイ48は、光を画像データに変換する。画像データは、スキャナコンピュータ26(図1参照)又は外部のデータ処理装置(図示せず)に送られる。当該技術分野では、多くのタイプの画像形成センサアレイが知られている。図示されている実施形態では、画像形成センサアレイ48は、1つ以上のセンサ板52上に所定のパターンで取り付けられた、多数の検出素子50を有している。詳細には、検出素子50は、直線状の配列でセンサ板52に取り付けられる。検出素子50の直線状の配列は、原稿移動方向13(図1参照)に対して垂直である。各検出素子50は、その検出素子に当たった光を表す信号(通常はデジタル)を発生するCMOS検出素子であってもよい。検出素子50の直線状のアレイには、1インチ(約2.5cm)毎に、例えば、100〜400(又はその数倍)の検出素子50が含まれ得るものであり、各検出素子50は1画素に対応している。このように、検出素子50の直線状の配列は、原稿移動方向13に垂直な、原稿11を横断して延在する1画素分の幅の線からの光を表す、1組の信号を発生する。スキャナ(又はスキャナからの信号を受け取る外部のコンピュータ)は、その信号を組み合わせて、原稿11上の画像を再現する。
【0012】
幅広のフォーマットの原稿を走査できるスキャナでは、原稿11の全幅を表す信号を発生するのに適した幅の直線状の画像形成センサアレイを入手できないことがある。そのような場合には、原稿11の幅よりも小さい画像形成センサアレイ48を用いてもよい。レンズ36は、原稿11の画像を、画像形成センサアレイ48のサイズに合わせて光学的に縮小するように構成されてもよく、又は、画像形成センサアレイ48が、画像モジュールハウジング38内を横方向に可動であってもよい。しかし、この好ましい構成は、走査される原稿11の幅と少なくとも等しい幅で延在する直線状の配列で取り付けられた検出素子50を有する、全幅画像形成センサアレイ48を用いるものである。図5に見られるように、画像形成センサアレイ48は、2つ以上の個別の画像形成センササブアレイで形成されてもよい。図5は、画像モジュール30の下側を示しており、各画像形成センササブアレイの裏面が見える。各サブアレイは、センサ板52a、52b上の検出素子の直線状の配列を含み、これらの画像形成センササブアレイの検出素子は互いに位置合わせされている。例えば、36インチ(91.4cm)の直線状アレイは、組み立てられた3つの12インチ(31cm)直線状アレイで構成されてもよい。センサ板52a、52bは相互に取り付けられるのが好ましい。センサ板52a、52bを一体に取り付けるための1つの特定の機構は、光硬化性の接着剤を用いてセンサ板52a、52bに取り付けたガラスのタイバー54を用いて、それぞれのアセンブリセンサ板52a、52bを互いに取り付けることである。ガラスのタイバー54は、各アセンブリセンサ板52a、52bの前面に取り付けられるのが好ましい。
【0013】
画像形成センサアレイ48は、アレイ支持要素56(図5)によって、画像モジュール30の垂直平面に正確に配置される。アレイ支持要素56は、画像形成アレイ48の検出素子50がハウジング38に対して、従ってレンズ36及び原稿経路に対して垂直な次元に正確に配置されるように、画像形成センサアレイ48を配置する。このように、検出素子50を正確に配置することは、走査される原稿11を検出素子50の焦点に適切に配置するための一助となる。図示されている特定の実施形態では、アレイ支持要素は、ハウジング38の上壁からハウジング内部へと縦に延びる複数のアレイ支持リブ56を有する。アレイ支持リブ56は、各センサ板52の、検出素子を含む前面に当接する。ハウジング38に対する画像形成センサアレイ48の検出素子50の正確な配置を容易にするために、センサ板の前面を支持するアレイ支持リブ56の水平方向の端部は、高い精度レベルで鋳造又は切削される。各アレイ支持リブ56は、センサ板52a、52b上の検出素子50の周りで途切れている。アレイ支持要素は、更に、ハウジング38の上壁からハウジング38の長さの少なくとも一部に沿って延びる別のリブ58を含んでもよい。
【0014】
画像形成センサアレイ48を、ハウジング38の一部として設けられた基準要素と位置合わせすることにより、画像形成センサアレイ48が、画像モジュール30の水平平面に正確に配置される。図示されている実施形態では、基準要素はハウジング38の一部として形成されており、ハウジング38の側壁からハウジング内部に突出する一連の基準リブ60を含む。図5に、1つの例示的な基準リブ60が示されている。更なる基準リブ60が、ハウジング38の長さに沿って離間される。ハウジング38に対する画像形成センサアレイ48の正確な配置を容易にするために、基準リブ60の垂直方向端部は、高い精度レベルで鋳造又は切削される。
【0015】
ハウジング38に対する画像形成センサアレイ48の検出素子50の水平位置を維持するために、複数のアレイバイアスクリップ62が、画像形成センサアレイ48を基準リブ60に対して付勢する。アレイバイアスクリップ62は、センサ板52の後方辺部に当接し、画像形成センサアレイ48のセンサ板52の前方辺部を基準リブ60に対して付勢する。当該技術分野で公知のように、検出素子50は、センサ板の前方辺部に対して、センサ板52上に正確に配置されてもよい。従って、ハウジング38内に(基準リブを介して)センサ板52の前方辺部のための正確な基準点を設けることで、ハウジング38に対する、従ってレンズ36に対する検出素子50の正確な配置が容易になる。
【0016】
アレイバイアスクリップ62の構成要素は、板金又は類似の材料から形成される。図5及び図6でわかるように、アレイバイアスクリップ62は、センサ板52の後方辺部を押圧するばね要素64を含む。ばね要素64はブラケット66に支持される。図示されている実施形態では、ばね要素64は、センサ板の後方辺部に接触するばね要素の前方端部を構成する接触棒68と、ブラケット66の切り抜き部と係合するクリップ構造とを含む。ブラケット66からの垂直な突起72が、ばね要素64の開口部を通って延出して、管状の構成要素の一端部と接触し、この管状の構成要素が接触棒68を押圧する。画像形成センサアレイ48の長さに沿って、更なるアレイバイアスクリップ62が配置される。
【0017】
画像モジュールハウジング38の一端部は、好ましくはハウジング38の鋳物の一部として形成される側方基準要素も含む。側方基準要素は、ハウジング内の1つ以上のリブを含んでもよく、又はハウジング自体の側壁の内面を含んでもよい。画像形成センサアレイの遠い方の端部にあるバイアス要素ブラケットには、側方ばね74が取り付けられている。側方ばね74は、画像形成センサアレイ48を側方基準要素に対して付勢し、ハウジング38内での画像形成センサアレイ48の検出素子の正確な配置を更に補助する。センサアレイ48の端部に1つの側方ばね74があれば、センサアレイ48の横方向の水平位置を維持するのに概ね十分である。従って、画像形成センサアレイ48の長さに沿った別の位置に配置されるアレイバイアスクリップは、側方ばねを含まない。
【0018】
バイアスクリップブラケット66は、センサ板52の前面に部分的に沿って延在してもよい。バイアスクリップブラケット66は、センサ板52に対して、バイアスクリップブラケット66がセンサ板52の前面の検出素子50を妨害しないよう構成されるべきである。バイアスクリップブラケット66は、ハウジング38の内部に縦及び/又は横に延在するバイアス支持リブ76(図4及び図5参照)等のバイアス支持要素によって、ハウジング38内で支持される。バイアスクリップブラケット66の脚部78(図6)は、ハウジング38のバイアス支持リブ76のくぼみ又は開口部(図示せず)に嵌合する。更に、バイアス基準リブ80が、バイアスクリップブラケット66の縁部と係合し、バイアスクリップブラケット66を適切な位置に保持するための補助となる。
【0019】
底部カバー82はハウジング38(図4)を囲み、ハウジング38内の要素を適切な位置に保持する。底部カバー82は板金で形成され、ハウジング38の開口部86(図5)と係合するねじ又はボルト84によって、ハウジング38に取り付けられる。底部カバー82の周囲からハウジング38の内部に光が入るのを防ぐために、フォーム材等の材料で形成された弾性のシール88が、底部カバー82とモジュールハウジング38の外壁との間に封入されている。底部カバー82は、モジュールハウジング38の内部全体を覆う単体である。シール88の材料は弾性であり、ハウジング38の縁部に対して密封するようになっている。底部カバー82は、画像センサアレイをアレイ支持リブ56に対してしっかりと均等に保持するために、シール88を、ある点でセンサ板52の裏面に対して押圧する(締める)、内側を向いた鋳造された隆起部も含む。この材料は、スキャナの動作温度として予期される高温にも耐えられるべきである。ロジャーズ・コーポレイション(Rogers Corporation、コネチカット州ロジャーズ在)から入手できるPoron(登録商標)フォーム等のセルラーフォームを用いてもよい。このようなセルラーフォームは、永久ひずみに対して耐久性を有し、長期に渡って予測可能な力に対してモジュールハウジング内の要素に適している。更に、フォームシールの表面全体の皮状の表面は、フォームが、スキャナの動作を妨げることがある塵状の粒子を発するのを防止する。フォームシール88の周囲の切断辺部(潜在的な粒子の源である)は、モジュールハウジング38の内部空間の外側で、底部カバー82の縁部とハウジング38の縁部との界面を適切な形状とすることによって、密封される。
【0020】
ハウジング38内部の全領域を覆うシール88の代わりに、ハウジング38本体の周囲と底部カバー82との間にガスケットを配置してもよい。ガスケットは、光と共に、塵や他の塵埃がハウジングの内部に入らないよう密封する。底部カバーと画像センサアレイとの間に配置された個別の低密度フォームのボタンは、アレイ支持リブ56に対して画像センサアレイ48を保持する。
【0021】
相対的な関係にある、走査される原稿11(図1)を移動させる搬送機構34と画像センサアレイ48とは、ハウジング38に取り付けられる。上述したように、画像センサアレイ48はハウジング38に対して正確に配置される。搬送機構34をハウジング38に対して正確に配置することで、搬送機構34と画像センサアレイ48とを相対的な位置に正確に配置でき、それにより、走査される原稿と画像センサアレイ48との正確な位置合わせを確実にできる。図示されている特定の実施形態では、搬送機構34は、原稿11を、画像モジュール30を横切って画像センサアレイ48を通過するように移動させるよう設計されている。しかし、搬送機構34は、画像センサアレイ48を有するハウジング38を、静止した原稿を通過するように移動させるよう設計されてもよいことが、当業者にはわかるであろう。
【0022】
再び図3及び図4を参照すると、搬送機構34は、2つの原稿搬送要素34a及び34bを有する。各搬送要素34a、34bは、駆動軸90a、90bと、原稿ローラ92a、92bのような用紙接触装置とを有する。各駆動軸の一端部の延長部分には、スキャナハウジング内に画像モジュールが搭載された際に駆動ベルト(図示せず)と係合する、プーリホイール94a、94bがある。駆動ベルトは、原稿搬送機構34の駆動軸90a、90bを回転させるスキャナハウジング12内のモータ(図示せず)によって駆動される。駆動ベルトによって駆動された際に、原稿駆動軸90a、90bが同じ速度で回転し、原稿を一定に引っ張ってレンズ36を通過させるように、両方の駆動要素の対応する構成要素は、同じサイズであることが好ましい。
【0023】
原稿駆動軸90a、90bは、モジュールハウジング38に対して正確且つ精密に配置され、ハウジング38にしっかりと固定される。例えば、モジュールハウジング38の各端部のV形部96が、対応するV形状を有する軸装着部98を受ける。軸装着部98は、駆動軸90a、90bを囲む軸端ベアリング100を保持する。軸ベアリングカバー102は、軸端ベアリング100をハウジング38に固定する。小ねじ104等の取付装置が、軸ベアリングカバー102をハウジング38に取り付け、それにより、ハウジング38に対する各駆動軸90a、90bの位置を固定する。このように、原稿搬送機構34を、画像センサアレイ48が正確に配置されているハウジング38に取り付けることにより、原稿搬送機構34と走査アレイとの位置合わせが悪いことによって生じる原稿のスキュー(斜め送り)が解消(又は少なくとも低減)される。
【0024】
特に幅が広いフォーマットの原稿用のスキャナは、駆動軸90a、90bを保持する中間軸ベアリング106を含んでもよい。例えば図3を参照すると、ハウジングに中間ベアリング装着部が取り付けられており、駆動軸90a、90bを囲む中間軸ベアリング106を保持している。このようなベアリング装着部及びそれらの取り付け方は、当該技術分野でよく理解されている。
【0025】
上述した画像モジュール30は、画像モジュールハウジング38に対して正確に配置された、文書スキャナの多くの重要な構成要素と共に、画像モジュール内に完全に収容される。これにより、レンズ、画像形成センサアレイ、ランプ、及び原稿搬送機構が、統合された画像モジュールに収容され、構成要素の高精度の配置に備える。完成した画像モジュールを、要素間の位置関係を乱さずに、文書スキャナハウジング内に搭載することができる。
【0026】
スキャナカバー14(図1)は、原稿11を、レンズ36及び画像形成センサアレイの検出素子50からの所定の垂直距離に保持する、原稿バッキング構造を有する。走査動作中、原稿搬送機構34が原稿を移動させてレンズ36を通過させる際に、原稿バッキング構造は、原稿を検出素子50の焦点面に保持する。このようなバッキング構造は当該技術分野で公知である。
【0027】
上記の好ましい実施形態を読む際に、当業者は、特定の実施形態に、本発明から逸脱することなく様々な変形が可能であることがわかるであろう。例えば、ハウジングの特定の形状及び構成、特に、支持及び基準要素を変更できる。更に、他の様々なタイプのバイアスクリップ、及び、構成要素の位置を保持するための他のタイプの機構も明白となろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を組み込んだ文書スキャナの斜視図である。
【図2】図1のスキャナの、図1の線2−2に沿った断面図である。
【図3】本発明を組み込んだ画像モジュールの特定の実施形態の平面図である。
【図4】図3の画像モジュールの、図3の線4−4に沿った断面図である。
【図5】図3の画像モジュールの下側の斜視図である。
【図6】図3の画像モジュールに組み込まれたブラケットの斜視図である。
【符号の説明】
10 スキャナ
30 画像モジュール
32 ランプ
34 搬送機構
36 レンズ
38 モジュールハウジング
48 画像形成センサアレイ
50 検出素子
52 センサ板
56 アレイ支持リブ(支持要素)
60 基準リブ(基準要素)
62 アレイバイアスクリップ
74 側方ばね
80 バイアス基準リブ(側方基準要素)

Claims (6)

  1. 文書スキャナ用の画像モジュールにおいて、
    基準要素60を有する鋳造されたハウジング38と、
    画像形成センサアレイ48と、
    前記基準要素に対して前記画像形成センサアレイを付勢するアレイバイアス要素62と、
    前記ハウジングに取り付けられた搬送機構34と、
    を有する、画像モジュール。
  2. 前記ハウジングが単体構造の鋳物から成る、請求項1に記載の画像モジュール。
  3. 前記センサアレイが、互いに対向する前方辺部及び後方辺部を有し、
    前記アレイバイアス要素が、前記画像形成センサアレイの前記後方辺部に当接して前記画像形成センサアレイの前記前方辺部を前記基準要素に対して付勢するばねクリップを有する、
    請求項2に記載の画像モジュール。
  4. 前記ハウジングに取り付けられた弾性シール及び底部カバーを更に有する、請求項3に記載の画像モジュール。
  5. 基準要素60及び支持要素56を有するハウジング38と、
    前方辺部及び後方辺部並びに前面及び裏面を有するセンサ板52であって該センサ板の前記前面が前記支持要素に当接する前記センサ板52、及び該センサ板の前記前面上の複数のセンサ要素50を有する画像形成センサアレイ48と、
    前記画像形成センサアレイの前記後方辺部に当接して前記画像形成センサアレイの前記前方辺部を前記基準要素に対して付勢するばねクリップ62と、
    前記画像形成センサアレイの前記センサ要素の上方で前記ハウジングに取り付けられたレンズ36と、
    前記ハウジングに装着されたランプ32と、
    前記ハウジングに取り付けられた搬送機構34であって、前記ハウジング及び原稿を相対的に移動させる前記搬送機構34と、
    を有する、文書スキャナ。
  6. 前記ハウジングが側方基準要素を更に有し、前記スキャナが前記センサ板の辺部を前記基準要素に対して付勢する側方ばね74を更に有する、請求項5に記載のスキャナ。
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