文檔讀取器的製作方法
2023-09-21 07:51:30
專利名稱：文檔讀取器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對放置在臺板上的文檔的文檔表面上的圖像進 行讀取的文檔讀取器。
背景技術：
圖像形成裝置如多功能印表機具有文檔讀取器(參見例如日本專利特
許公開No. H07-193689)。這樣的文檔讀取器使用CIS (接觸式圖像傳感 器)和還原式圖像傳感器中的至少一種。
由於CIS的景深淺，所以文檔讀取器必須在保持從CIS到文檔表面 的圖像距離基本上恆定的同時讀取文檔表面以便獲得高質量圖像。然而， 例如在複製裝訂成冊的文檔時，與不可避免地與臺板玻璃向上間隔開的裝 訂部分之間的圖像距離落在景深範圍以外，這導致圖像可能模糊或者畸 變。這一問題不僅對於接觸式圖像傳感器而且對於還原式圖像傳感器而言 都是固有的，儘管有程度的問題。
因此，本發明旨在提供一種文檔讀取器，即使當文檔表面與臺板之間 間距不均勻時該文檔讀取器仍能夠保證高質量圖像。
發明內容
根據本發明， 一種圖像傳感器可繞著在主掃描方向上延伸的旋轉軸線 旋轉並且可在副掃描方向上移動。根據文檔表面與臺板之間的間距的變化 使圖像傳感器旋轉。通過控制圖像傳感器的旋轉以使得文檔表面與圖像傳 感器之間在圖像傳感器的光接收表面被定向的方向上的距離落在圖像傳 感器的景深範圍內，可以獲得無模糊部分並且畸變更少的高質量圖像。
本發明的前述和其它特徵以及附帶優點通過閱讀以下結合附圖對本 發明的具體描述將變得更清楚。
圖1是圖示了具有根據本發明的一個實施例的文檔讀取器的多功能
複印機的外觀的浮見圖2是圖示了圖1中所示文檔讀取器中所包括的文檔讀取單元的內部 布置的視圖3包括圖示了圖2中所示文檔讀取單元中包括的CIS的結構的視
圖4是圖示了圖3中所示CIS的位置與傾斜姿態之間的關係的概念 視圖5包括圖示了圖3中所示CIS的操作的概念^L圖6是圖示了由圖1中所示文檔讀取器中所包括的控制部分執行的控 制流程的流程圖；以及
圖7是圖示了由控制部分所執行的另一控制流程的流程圖。
具體實施例方式
下文將參照附圖來描述根據本發明的一個實施例的文檔讀取器。在 此，描述涉及如下布置，在該布置中將文檔讀取器結合到具有印表機功能、 複印機功能和傳真功能的複印機中。
圖1是根據該實施例的複印機100的透視圖。
複印機100包括文檔讀取器1和圖像形成裝置2。文檔讀取器1從文 檔的文檔表面讀取圖像數據。圖像形成裝置2根據圖像數據複製圖像。
文檔讀取器1包括文檔讀取單元10、文檔覆蓋單元30和鉸接件20。 文檔覆蓋單元30藉助鉸接件20以樞軸方式支承在文檔讀取單元10上。
文檔覆蓋單元30包括文檔饋送裝置31、文檔託盤32和文檔墊33。 在相繼地讀取多頁文檔片(sheet)時，將多頁文檔片放置在文檔託盤32 上，文檔覆蓋單元30被閉合以覆蓋文檔讀取單元10的上表面。文檔饋送 單元31將文檔片逐頁饋送到文檔讀取單元10的上表面上。在讀取無法自 動饋送的文檔如裝訂成冊的文檔時，將文檔設置於文檔讀取單元10的上 表面上，文檔覆蓋單元30被開啟以暴露文檔讀取單元10的上表面。
文檔讀取單元io包括臺板11和光學單元(未示出)。臺板11是在文檔讀取單元io的上表面上水平安置的玻璃板。設置於文檔讀取單元10
的殼體內的光學單元從放置在臺板11上的文檔的文檔表面讀取圖像數 據。圖1中所示箭頭指示了後面要描述的副掃描方向。
圖2是圖示了文檔讀取單元10的示例性內部布置的概念視圖。圖2 中沿著從右手側朝左手側延伸的軸線15的方向是與臺板ll平行的副掃描 方向。沿著與圖紙表面垂直延伸的軸線16的方向是與臺板11平行的主掃 描方向。
文檔讀取單元10包括設置於臺板11下方的光學單元12、控制部分 17以及電機Ml和M2。光學單元12包括CIS 13和距離傳感器14。
與本發明所限定的副掃描控制部分等同的控制部分17才艮據從光學單 元12向其輸入的信號來控制電機M1和M2。
與本發明所限定的副掃描部分等同的電機M1是步進電機。電機M1 連接到輥(未示出)。環帶(未示出)被繞著輥帶動。光學單元12連附到 環帶。因此，光學單元12通過電機M1的操作沿著副掃描軸線15移動。 這樣的移動機構可以包括任何布置，而不是上述布置。
與本發明所限定的旋轉部分等同的電機M2是用於使CIS 13繞著旋 轉軸線16旋轉的步進電機。
作為本發明所限定的距離信息獲得部分的距離傳感器14在本實施例 中是光學位置傳感器。距離傳感器14放置在副掃描軸線15上並且沿著副 掃描軸線15先於CIS 13移動預定的間距。距離傳感器14具有在垂直向 上的方向中定向的主表面並且測量在該方向上從主表面到臺板11上的對 象的距離。每當距離傳感器14移動時，距離傳感器14輸出表明測量距離 的測量距離信號。控制部分17才艮據測量距離信號來獲得測量距離並且在 存儲器中將測量距離映射為與距離傳感器14在副掃描軸線15上的位置關 聯。
與本發明所限定的圖像傳感器等同的CIS 13從圖2中箭頭所示的其 光接收表面法線的方向接收光。CIS 13面對臺板的沿著主掃描軸線在臺 板的相對端之間延伸的一部分，並且從文檔50的文檔表面的在主掃描方 向上延伸的區域讀取行圖像(line image data)數據項。CIS 13在沿著副 掃描軸線15移動的同時以預定的解析度(例如相對於A3尺寸的文檔以 600dpi的解析度)從文檔50的文檔表面獲得多個這樣的行圖像數據項。
控制部分17從存儲器讀出映射的測量距離，並且控制電機M2的轉數值，使得從CIS 13的光接M面到文檔表面的圖^iE巨離落在CIS 13的 景深範圍內。具體而言，當與文檔表面的將要從其獲得行圖像數據的區域 關聯的測量距離隨著CIS 13在副掃描方向上的移動而增加時，控制部分 17使CIS 13的成像方向轉到更接近於臺板ll的法線的方向。另一方面， 當測量距離減少時，控制部分17使CIS 13的成像方向轉離臺板ll的法 線的方向。因此，在從文檔50的中心延伸的裝訂邊周圍的區域獲得行圖 像數據時，控制部分17使CIS 13的成像方向轉到最接近垂直向上的方向。
如果光學單元12在副掃描方向上移動僅一次，則通過與CIS 13讀取 行圖像數據並行地使距離傳感器14執行距離測量，可以獲得所有距離信 息項和所有行圖像數據項。因此，可以縮短處理時間。另外，由於光學單 元12和距離傳感器14由相同的驅動系統同步地驅動，所以該驅動系統具 有簡化的結構。
在掃描操作之前，可能由距離傳感器14執行僅包括距離測量的預掃 描操作。
一種可能的布置是，與用於CIS 13的驅動系統分離地提供用於距離 傳感器14的驅動系統，以侵/f&巨離傳感器14與CIS 13相獨立地移動。 這樣的布置可以消除對CIS 13和距離傳感器14的放置的限制，由此增強 設計自由度。此外，這一布置使得有可能縮短處理時間。
圖3包括圖示了 CIS13的結構的視圖；具體而言，圖3(A)是CIS 13沿著與旋轉軸線垂直的截面切開的透視圖，而圖3 (B)是CIS 13的截 面圖。
CIS 13包括襯底131、殼體132、自聚焦透鏡133、光接收元件134 和發光部分135。殼體132固定地連附到電機M2的旋轉軸。襯底131安 裝在殼體132的底部上。發光部分135包括LED陣列並JL^L射光以照射 文檔表面。多個自聚焦透鏡133和多個光接收元件134布置在主掃描方向 上。各個自聚焦透鏡133將等放大率的直立傳A文檔表面的面對自聚焦透 鏡133的區域形成到光接收元件134中的相應光接收元件上。在本實施例 中，各光接收元件134包括CMOS圖像傳感器並且才艮據入射光的量來輸 出信號。
由於自聚焦透鏡133和光接收元件134布置在主掃描方向上，所以可 以一次獲得文檔表面的面對多個自聚焦透鏡133的線性區域上的行圖像 數據項。另外，由於採用了CIS13，所以用於CIS13的驅動系統在結構上比用於包括ccd圖像傳感器和^^射鏡的還原式圖像傳感器的驅動系統 更簡易，因此基本上無需調節。另外，CIS 13可以從文檔表面獲得沒有 畸變的圖像數據，這種畸變對還原式圖像傳感器而言是固有的。
圖4是圖示了在cis 13的傾斜姿態與圖像距離之間的關係的概念視圖。
CfS 13基本上保持在相對於副掃描方向和垂直方向的傾斜姿態中。 控制部分17控制CIS 13的傾斜姿態，使得從CIS 13到文檔表面的圖像 距離落在景深範圍內。在此，描述了在CIS 13的傾角與圖像距離之間的 關係。在以下描述中，傾角e是CIS13在副掃描方向上相對於垂直方向傾 斜的角度；圖像距離LA是從以傾角e傾斜的CIS 13的光接^面到文檔 表面的距離；而測量距離LD是W巨離傳感器14到文檔表面的距離。傾
角e具有以下關係
9-cos 1 (LD/LA)。
因此，有可能基於作為距離傳感器14的測量結果的測量距離LD的 值來容易地獲得用來將圖像距離LA控制在景深範圍內的傾角e的值。
圖5包括圖示了 CIS 13的示例性^Mt的概念視圖。
圖5(A)圖示了其中CIS 13從與臺板11的上表面重合的文檔表面 獲得行圖像數據的情形。在此情形中，測量距離LD用作為參考值，因此 ClS13採取傾角e的範圍從0。到卯。的預定傾斜姿態。通過這樣做，使圖 像距離落在CIS 13的景深範圍內。只要即使當光學單元12在副掃描方向
上移動時測量距離ld恆定，cis 13就可以在保持傾角e的值依舊的情況
下獲得^f亍圖^Jt據項。
圖5 (B)圖示了其中文檔50的文檔表面從臺板11向上間隔開使得 測量距離LD增加的情形。在此情形中，CIS 13採取傾角e取值比圖5(A) 中所示情形更接近0。的傾斜姿態。通過這樣做，使圖像距離落在CIS 13 的景深範圍內。儘管測量距離LD隨著距離傳感器14在副掃描方向上移
動而增加，但是cis 13仍然可以在旋轉以逐漸地減少傾角e的同時獲得行
如圖5(C)中所示，在從文檔50的文檔表面的與臺板11的上表面
間隔開最遠的區域獲得行圖像數據時，cis 13採取傾角e取值最接近0° 的傾斜姿態。
圖5(D)圖示了其中測量距離LD減小的情形。在此情形中，CIS 13採取傾角e取值比在圖5 (c)中的情形更大的傾斜姿態。在此情形中，
由於測量距離LD驟減，有時難以將圖4象距離LA維持在CIS 13的景深 範圍內。在這樣的情況下，在CIS13在副掃描方向上已從其在圖5 (C) 中所示位置後移之後來獲得行圖像數據。通過在副掃描方向上這樣選擇性 地前後移動CIS 13，可以在圖像距離限於景深範圍內的情況下容易地獲 得行圖像數據。
以下描述涉及控制部分17對CIS 13的控制。
儘管將省略對距離傳感器14獲得測量距離信息的操作的具體描述， 但是該操作簡單地包括每當範圍距離14移動時，測量W巨離傳感器14 到文檔表面的距離；並且在存儲器中映射與距離傳感器14已對其測量了 距離的位置相關聯的測量距離信息。
圖6是圖示了由控制部分所執行的示例性控制流程的流程圖。
最初，控制部分17使CIS 13採取按照初始傾角的初始位置。
在CIS 13處於初始位置的情況下，控制部分17從存儲器讀出與行圖 像數據讀取開始點的位置關聯的測量距離LD的值(步驟Sl )。
當這樣讀出的測量距離LD的值大於到臺板的上表面的參考距離或 者大於與已執行了緊接在前的讀取的行數據讀取點的位置關聯的測量距 離的值時，控制部分17確定文檔表面從臺板11向上間隔開(步驟S2)。
如果確定文檔表面從臺板ii向上間隔開，則控制部分17計算傾角e
將被減少的量並且向電機M2輸出控制信號(步驟S3)。
另一方面，當讀出的測量距離LD的值小於到臺板的上表面的參考距 離或者小於與已執行了緊接在前的讀取的行數據讀取點的位置關聯的測 量距離的值時，控制部分17確定從臺板11向上間隔開的文檔表面已變得 更接近臺板ll (步驟S4)。
如果確定文檔表面已變得更接近臺板ii，則控制部分17計算傾角e
將被增加的量並且向電機M2輸出控制信號(步驟S5)。
如果在文檔表面與臺板11之間的距離沒有變化，則控制部分17維持 最近設置的傾角0的值(步驟S6 )。
隨後，控制部分17計算與釆取該傾斜姿態和在該位置的CIS 13之間 的圖像距離LA的值(步驟S7)。
隨後，控制部分17確定這樣計算的圖像距離LA的值是否落在景深範圍內(步驟S8)。
如果確定圖^M巨離LA的值落在景深範圍以外，則控制部分17計算 用於校正CIS 13的位置的光學單元12的移動量，然後向電機Ml輸出控 制信號。如果圖像距離LA的值落在景深範圍以下，則控制部分17使CIS 13在副掃描方向上後移。如果圖傳J巨離LA的值超過景深範圍，則控制 部分17使CIS 13在副掃描方向上前移。
隨後，控制部分17使採取該傾斜姿態和在該位置的CIS 13獲得圖像 信息(步驟S10 )。
隨後，控制部分17使CIS 13移動到CIS 13必須接著獲得圖像信息 的位置。如果尚未校正CIS 13的位置，則控制部分17使CIS 13在副掃 描方向上前移給定距離。如果已校正CIS13的位置，則控制部分17按照 所需校正值來校正移動量，然後使CIS 13在副掃描方向上前移給定距離 (步驟Sll )。
通過由控制部分17重複上述步驟，可以獲得整個文檔表面上的所有 圖像數據項。對CIS 13的傾斜姿態的適當調整使得有可能將與文檔表面 的裝訂邊周圍從臺板向上間隔開的區域或者類似區域之間的圖像距離控 制在景深範圍內，由此防止圖像才莫糊或者畸變。由於可以僅依靠包括電機 Ml和M2的旋轉機構來調節與文檔表面之間的距離，所以可以減少文檔 讀取器的尺寸。
下面將對由控制部分17所執行的另一控制流程予以描述。
圖7是圖示了由控制部分所執行的另一控制流程的流程圖。
儘管上述控制流程控制CIS 13的位置和移動量，使得圖傳JE巨離LA 落在景深範圍內，但是下文將要描述的控制流程控制CIS 13的位置和移 動量，使得保持圖像距離LA基本上恆定。
根據此控制流程，控制部分17從存儲器讀取測量距離LD的值(步 驟S21)，然後基於這樣讀出的測量距離LD的值通過計算來確定傾角e的 值(步驟S22)。具體而言，通過將測量距離LD的值和將M持恆定的 圖^iE巨離LA的值代入下式中來確定傾角e的值
9 = cos 1 (LD/LA)。
隨後，控制部分17確定副掃描軸線上CIS 13要移動到的位置(步驟 S23)。具體而言，控制部分17基於下式確定目的地的位置x:x = X畫(LAxsine)，其中X代表副掃描軸線上與文檔表面的將要從其 獲得行圖像數據項的區域重合的位置。
隨後，控制部分17控制電機M1和M2，使得光學單元12在CIS 13
的光接收表面按照取所計算的值的傾角e來定向的同時移動到位置x (步
驟S24)，然後在圖像距離保持恆定的情況下獲得行圖像數據項(步驟 S25 )。
前述實施例在所有方面都是示例性說明的而不應當理解為限制本發 明。本發明的範圍並不由前述實施例而是由所附權利要求限定。另夕卜，本 發明的範圍旨在於將所有修改嚢括於權利要求的範圍內以及等同物含義 和範圍內。
權利要求
1.一種文檔讀取器，用於從放置在臺板上的文檔的文檔表面讀取圖像，所述文檔表面與所述臺板相向，所述文檔讀取器包括圖像傳感器，所述圖像傳感器能夠繞著在與所述臺板平行的平面中所包含的主掃描方向上延伸的旋轉軸線旋轉，並且能夠在與所述臺板平行的平面中所包含的並且與所述主掃描方向垂直的副掃描方向上移動，所述圖像傳感器具有光接收表面，所述光接收表面被配置為從相對於所述主掃描方向的垂直方向獲得圖像信息，旋轉部分，所述旋轉部分被配置成旋轉所述圖像傳感器；副掃描部分，所述副掃描部分被配置成移動所述圖像傳感器；距離信息獲得部分，所述距離信息獲得部分被配置成在所述副掃描方向上移動的同時獲得關於所述文檔表面與所述臺板之間的距離的距離信息；以及副掃描控制部分，所述副掃描控制部分被配置成以使得所述文檔表面與所述圖像傳感器之間在所述圖像傳感器的光接收表面被定向的方向上的距離被控制在所述圖像傳感器的景深範圍內的方式，基於所述距離信息獲得部分所獲得的距離信息根據所述文檔表面與所述臺板之間的距離的變化在控制所述旋轉部分的同時控制所述副掃描部分。
2. 根據權利要求1所述的文檔讀取器，其中所述副掃描控制部分使 所述圖^象傳感器在所述副掃描方向上有選擇性地前後移動。
3. 根據權利要求1所述的文檔讀取器，其中隨著所述圖像傳感器在 獲得圖像信息的同時在所述副掃描方向上移動，所^巨離信息獲得部分獲 得距離信息。
4. 根據權利要求1所述的文檔讀取器，其中在所述圖像傳感器在獲 得圖像信息的同時在所述副掃描方向上移動之前，所^巨離信息獲得部分 預先在獲得距離信息的同時在副掃描方向上移動。
5. 根據權利要求1所述的文檔讀取器，其中所述副掃描控制部分以 如下方式控制旋轉部分使得當所述臺板與所述文檔表面的將要從其獲得 圖像信息的區域之間的距離大於所述臺板與所述文檔表面的最近已從其 獲得圖像信息的區域之間的距離時，所述圖像傳感器的光接M面被定向的方向被轉到更接近與所述臺板垂直的方向。
6. 根據權利要求1所述的文檔讀取器，其中所述副掃描控制部分以 如下方式控制旋轉部分使得當所述臺板與所述文檔表面的將要從其獲得 圖像信息的區域之間的距離小於所述臺板與所述文檔表面的最近已從其 獲得圖像信息的區域之間的距離時，所述圖像傳感器的光接"面被定向 的方向轉離與所述臺板垂直的方向。
7. 根據權利要求1所述的文檔讀取器，其中所述副掃描控制部分在 控制所述副掃描部分以使圖像傳感器移動到目的地的位置x的同時控制所述旋轉部分以使所述圖像傳感器採取按照傾角e的傾斜姿態，所述傾角e和所述位置基於以下關係式來確定 0 = cos 1 (LD/LA) x = X - (LAxsin0)其中LA代表景深在與所述圖像傳感器的光接il^面垂直的方向上的參 考值；LD代表所述圖像傳感器與所述文檔表面的將要由圖像傳感器成像 的區域之間在與所述臺板垂直的方向上的距離；並且X代表所述文檔表 面的將要被成像的區域在所述副掃描方向上的坐標。
全文摘要
一種文檔讀取器包括圖像傳感器。圖像傳感器可在副掃描方向上移動並且可繞著在主掃描方向上延伸的旋轉軸線旋轉，而且從與面對光接收表面的區域獲得圖像信息。以使得圖像距離落在圖像傳感器的景深範圍內的方式，基於關於文檔表面與臺板之間的距離的距離信息來控制圖像傳感器的旋轉。
文檔編號H04N1/10GK101540820SQ20091012947
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月20日 優先權日2008年3月21日
發明者藪田純子 申請人:夏普株式會社