專利名稱：掃描模塊、圖像讀取設備及其維護方法
技術領域：
本發(fā)明的各方面涉及掃描模塊，使用該掃描模塊的圖像讀取設備，和掃描模塊的維護方法，尤其涉及整合型掃描模塊，其中光源、反射鏡、透鏡單元和圖像傳感器設置成從文件讀取圖像，還涉及使用該掃描模塊的圖像讀取設備和該掃描模塊的維護方法。
背景技術：
傳統(tǒng)圖像讀取設備包括通過用光掃描文件獲取光學信號從文件讀取圖像的掃描模塊。然后，該掃描模塊將獲得的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號。這種傳統(tǒng)圖像讀取設備的例子包括掃描儀、傳真機和多功能設備。
在傳統(tǒng)圖像讀取設備中，從文件讀取圖像的工作要求掃描模塊或文件相對于彼此移動。帶有可移動掃描模塊的圖像讀取設備稱為平臺型(flat-bedtype)圖像讀取設備。相反，構造成移動文件的圖像讀取設備稱為送紙型圖像讀取設備。通過將自動文件進給器(ADF)添加到平臺型圖像讀取設備上，可以將平臺型圖像讀取設備和送紙型圖像讀取設備組合。
傳統(tǒng)圖像讀取設備還包括平玻璃板，文件放置在該平玻璃板上，使掃描模塊設置在該平玻璃板下面，讀取文件。該掃描模塊包括將光投射到文件上的光掃描單元，將通過掃描文件獲得的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號的圖像傳感器單元，和將從文件反射的光反射到圖像傳感器單元的光反射單元。
該光掃描單元包括將光從平玻璃板下面投射到文件上的光源。該光源可以是在文件的主掃描方向上具有預定長度的鹵素燈，它能夠穿過主掃描方向一次投射光。
該圖像傳感器單元包括如電荷耦合器件(CCD)傳感器或接觸圖像傳感器(CIS)之類的圖像傳感器，控制圖像傳感器工作的控制板，和將光學信號聚焦到圖像傳感器上的透鏡單元。
光反射單元形成從光掃描單元到圖像傳感器單元的透鏡單元的光路。光反射單元包括將從文件反射的光學信號反射到透鏡單元的多個反射鏡。
在傳統(tǒng)圖像讀取設備中，基本有兩類掃描模塊整體型掃描模塊和分體型掃描模塊。整體型掃描模塊包括一起組裝到封閉框架中的光掃描單元、圖像傳感器單元和光反射單元，而框架、光掃描單元和圖像傳感器單元一起移動以從文件讀取圖像。分體型掃描模塊包括光掃描單元，圖像傳感器單元和光反射單元，它們分開，以減小掃描模塊的慣性質(zhì)量。圖像傳感器單元固定到圖像讀取設備的主體上。光掃描單元和光反射單元從文件讀取圖像，同時它們以不同速度在輔助掃描方向上移動，以保持光路的總長度恒定。
在傳統(tǒng)圖像讀取設備的整個使用期限中，異物往往積聚在掃描模塊中。結果，如反射鏡和透鏡單元之類的部件受到污染，使得圖像傳感器將異物看作圖像數(shù)據(jù)。異物和掃描模塊的移動的結合導致以黑線形式輸出的錯誤數(shù)據(jù)。
尤其是，在整體型掃描模塊中，其中光掃描單元、圖像傳感單元和光反射單元組裝在一起，只有通過在拆開框架之后使用例如噴氣槍清潔掃描模塊內(nèi)部才可以消除異物。然而，由于用戶難以進行這種清潔，所以需要專業(yè)的清潔服務。于是，維護成本和時間增加。然而，如果不及時地將異物清除，并最終變得在掃描模塊的內(nèi)側(cè)上結塊，則不可能清除結塊的異物。
而且，在分體型掃描模塊中，光掃描單元、圖像傳感器單元和光反射單元分別安裝，由于如反射鏡和透鏡單元之類的部件暴露到圖像讀取設備的外部，所以通過吹送空氣可以很容易清除異物。于是，整體型掃描模塊通常比分體型掃描模塊需要較復雜的異物消除單元及維護時間和成本。
期間，如果光源長時間打開，掃描模塊的內(nèi)部溫度升高。例如，組成掃描模塊的各個機構由合成樹脂等制成，并且反射鏡和透鏡單元以預定位置和角度安裝。因此，如果掃描模塊的內(nèi)部溫度升高，機構可能變形，并且反射鏡和透鏡單元可能從預定位置和角度偏移。這干擾了光學信號在圖像傳感器的精確位置上的聚焦，導致圖像讀取錯誤。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面提供了一種防止由異物的積聚和高溫而導致的圖像讀取錯誤的掃描模塊，和使用該掃描模塊的圖像讀取設備，及維護該掃描模塊的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種掃描模塊，包括將光投射到將讀取的文件上的光源，將從文件讀取的光學信號聚焦的透鏡單元；形成從光源到透鏡單元的光路的多個反射鏡，將透鏡單元聚焦的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號的圖像傳感器，容納光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器的框架，和循環(huán)框架內(nèi)部空氣的風扇。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像讀取設備，其中掃描模塊從文件讀取圖像，同時在其輔助掃描方向上移動，該掃描模塊包括將光投射到將讀取的文件上的光源，將從文件讀取的光學信號聚焦的透鏡單元，形成從光源到透鏡單元的光路的多個反射鏡，將透鏡單元聚焦的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號的圖像傳感器，容納光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器的框架，和循環(huán)框架內(nèi)部空氣的風扇。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供掃描模塊的維護方法，該掃描模塊設置有框架，和安裝在該框架中的光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器，該掃描模塊從文件讀取圖像，同時在輔助掃描方向上移動，該維護方法包括循環(huán)框架內(nèi)部的空氣，以將粘附到光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器中的至少一個上的異物清除和/或控制框架內(nèi)部的溫度。
本發(fā)明的另外和/或其他方面和優(yōu)點將在下面的描述中闡述一部分，并且一部分將從描述中變得明確或者可以通過本發(fā)明的實踐得到教導。
從下面結合附圖對實施例的描述中本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)點將變得更加明確和更容易認識圖1是其中安裝有掃描模塊的圖像讀取設備的透視圖；圖2是本發(fā)明的實施例所述掃描模塊和驅(qū)動模塊的透視圖；圖3是附圖2的掃描模塊的側(cè)視圖；及圖4是沿著附圖3的線A-A’的剖視透視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明的實施例詳細描述，其示例在附圖中進行說明，其中相同附圖標記表示相同的元件。為了參照附圖解釋本發(fā)明，在下面對其實施例進行描述。
圖1是其中安裝有掃描模塊的圖像讀取設備的透視圖。如圖1中所示，該圖像讀取設備包括第一和第二平玻璃板50和51，自動文件進給器(ADF)10，和掃描模塊500。X軸表示輔助掃描方向，掃描模塊500沿著該方向移動，以讀取圖像，Y軸表示主掃描方向，掃描模塊500每次都沿著該方向讀取圖像線(Image line)。
當文件通過ADF 10移動到掃描位置時，第一平玻璃板50接觸文件，并且當文件停止在位置上時，第二平玻璃板51接觸文件(即記錄介質(zhì)，如紙張、幻燈片等)。第一和第二平玻璃板50和51彼此分開。顯示板40顯示圖像讀取設備的工作狀態(tài)，并包括多個控制鍵。
在圖像讀取設備的工作狀態(tài)下，堆積在文件進給托架20上的文件通過ADF 10移動到第一平玻璃板50上。位于第一平玻璃板50后面的掃描模塊500從文件上讀取圖像。此后，文件排放到文件輸出托架30上。具有傾斜表面的文件導向構件70設置在第一和第二平玻璃板50和51的末端之間。當文件通過第一平玻璃板50時，文件導向構件70將文件的前邊緣導向到文件輸出托架30。
當然，可以理解的是，文件也可以在不由ADF 10進給的情況下，直接放置在第二平玻璃板51的頂表面上。在此情況下，在從第二平玻璃板51的底側(cè)在掃描方向(下文中，X軸的負向)上移動的同時，掃描模塊500從停止的文件讀取圖像。
當從由ADF 10進給的文件讀取圖像時，掃描模塊500停止在第一平玻璃板50下面，并且當從停止的文件讀取圖像時，掃描模塊500移動到第二平玻璃板51下面。當然，可以理解的是根據(jù)本發(fā)明的各方面，圖像讀取設備不局限于圖1中所示的成像設備。也可以使用圖像讀取設備的各實施例。
圖2是本發(fā)明的實施例所述掃描模塊和驅(qū)動模塊的透視圖，圖3是掃描模塊的側(cè)視圖，和圖4沿著附圖3的線A-A’的剖視透視圖。如圖2至4中所示，隨著掃描模塊500移動，它從文件(P)讀取圖像，并且驅(qū)動模塊在輔助掃描方向上移動掃描模塊500。
如圖3中所示，掃描模塊500包括光源510，以將光投射到文件(P)上，光反射構件520，以將從光源510發(fā)射的光朝文件P聚集，透鏡單元560，以將從文件(P)讀取的光信號聚焦到圖像傳感器530上，多個反射鏡580，以形成從光源510到透鏡單元560的光路，圖像傳感器530，以將由透鏡單元560聚焦的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，框架501，以形成掃描模塊500的外側(cè)，和風扇570(即鼓風機)，以移動框架501內(nèi)部的空氣，從而將異物從框架501內(nèi)部去除，或者從而控制框架501內(nèi)部的溫度。
包括在掃描模塊500中的圖像傳感器530可以是電荷耦合器件(CCD)傳感器，它將從文件讀取的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。在能夠從等于或大于A4尺寸的文件上讀取圖像的高級圖像讀取設備中，由于其高分辨率和較強的聚焦深度，所以可以使用CCD傳感器。
參照圖2，驅(qū)動模塊包括限定在掃描模塊500中的導向孔540和插過該導向孔540的導向軸600。導向孔540允許掃描模塊500沿著導向軸600在X軸方向上滑動。
隨著掃描模塊500滑動，它根據(jù)導向孔540和導向軸600之間，如果使用一個以上，則根據(jù)多個導向孔和導向軸之間的間隙尺寸，以及導向軸600的表面粗糙度振動。由于掃描模塊500的振動導致圖像讀取誤差，所以驅(qū)動模塊設計成減小振動。
事實上，滑動軸承(未示出)可以安裝在導向孔540中，以提供潤滑。同樣，單個導向軸600也可以設置在與第一同步帶(timing belt)400a相鄰的位置處。然而，通常掃描模塊500的移動沿著單個軸受到導向。這是由于如果兩個導向軸600用于對掃描模塊500的兩端進行導向的話，則掃描模塊500的振動可能由于公差積聚或其他原因而增大。導向軸600的兩端都使用軸保持器610a和610b固定到圖像讀取設備的主體(未示出)上。盡管未示出，但是滑動構件輔助地設置在圖像讀取設備的主體上，以在其兩端支承掃描模塊500的重量。該滑動構件經(jīng)過充分潤滑，以防止載荷在滑動方向上施加到掃描模塊500上。
驅(qū)動模塊包括分別聯(lián)接到掃描模塊500的兩端上的第一同步帶400a和第二同步帶400b；第一帶輪170和第二帶輪270，在它們外表面上包括齒，以分別驅(qū)動第一和第二同步帶400a和400b；連接軸300，以分別同軸地將第一和第二帶輪170和270彼此連接在一起；驅(qū)動電機110；和齒輪系，以起到連接驅(qū)動電機110和第一帶輪170的動力傳遞構件的作用。該齒輪系可以包括同軸地聯(lián)接到驅(qū)動電機110上的第一齒輪120，和依次聯(lián)接到第一齒輪120上的第二到第五齒輪130、140、150、160。該齒輪系以降低的速度將驅(qū)動力傳遞給第一帶輪170。
第一同步帶400a和驅(qū)動第一同步帶400a的第一帶輪170，以及第二同步帶400b和驅(qū)動第二同步帶400b的第二帶輪270都分別形成有齒。由于隨著文件(P)的尺寸增大，掃描模塊500的尺寸、重量和打滑速度與文件尺寸的增大呈比例增大，所以圖像讀取錯誤的可能性也增大，因此形成有齒是有利的。第一和第二同步帶400a和400b的齒分別與第一帶輪和第二帶輪170和270的齒嚙合，以防止這種打滑。由于第一和第二帶輪170和270通過連接軸300同軸地彼此連接，所以掃描模塊500的兩個末端以相同速度滑動。
參照附圖2，由于驅(qū)動動力經(jīng)齒輪系、第一和第二帶輪170和270、第一和第二同步帶400a和400b、及連接軸300直接傳遞給掃描模塊500，所以可以精確控制掃描模塊500的位置和速度而不發(fā)生打滑。事實上，所說明的掃描模塊500在不發(fā)生圖像讀取錯誤的情況下，可以從A3文件(297毫米×420毫米)上讀取圖像。
驅(qū)動模塊還可以包括第一支架105，以將第一帶輪170、驅(qū)動電機110和齒輪系結合到圖像讀取設備的主體上，和第二支架205，以將第二帶輪270結合到該主體上。
第三帶輪370聯(lián)接到第一同步帶400a的另一端上，并且第四帶輪470聯(lián)接到第二同步帶400b的另一端上。第三和第四帶輪370和470也在其內(nèi)圓周上形成有齒。第三帶輪370通過第三支架305聯(lián)接到圖像讀取設備的主體上，并且第四帶輪470通過第四支架405聯(lián)接到主體上。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的各方面，掃描模塊500包括風扇570(如上所述，它可以包括鼓風機)。而且，圖像讀取設備從文件(P)讀取圖像，同時在X軸方向(輔助掃描方向)上移動帶風扇570的掃描模塊500。風扇570在框架501內(nèi)部循環(huán)空氣，其中安裝有光源510、透鏡單元560、反射鏡580和圖像傳感器530，并且從而將異物從框架501的內(nèi)部清除。風扇570還防止框架501內(nèi)部的溫度升高，從而可以減少由于熱變形而導致的圖像讀取錯誤。
風扇570設置在框架501內(nèi)部，并且為了將異物從中清除而將空氣吹向設置在框架501中的光源510、反射鏡580、透鏡單元560和圖像傳感器530中的至少其中一個?？蚣?01、光源510、反射鏡580和透鏡單元560沿著Y軸(主掃描方向)延伸，從而風扇570在主掃描方向上吹送空氣。由于框架501內(nèi)部空間沿著主掃描方向形成，所以通過在主掃描方向上吹送空氣有效地實現(xiàn)了異物的清除和溫度控制。
可以理解的是，輔助風扇570可以沿著框架501的主掃描方向設置。這種輔助風扇570將沿著框架501的縱向長度提供輔助空氣吹送動力，從而增大將異物從光源510、反射鏡580和透鏡單元560清除的程度。在此情況下，第一風扇570將設置在框架501的第一縱向末端處，如附圖4中所示，并且輔助風扇570將沿著框架501的長度設置在沿框架501的長度吹送空氣最大的位置處。
控制單元900設置用于控制風扇570的操作。在附圖2所示實施例中，控制單元900設置在掃描模塊500外部，并且在附圖3所示實施例中，控制單元900設置在掃描模塊500內(nèi)部?？刂茊卧?00向風扇570供給動力，并控制風扇570的操作。
當掃描模塊500處于待機模式時，控制單元900可以周期性地使風扇570工作。在待機模式下，掃描模塊500由于準備圖像讀取，而在待機位置處等待掃描命令。盡管在待機模式下未進行掃描，但是異物能夠通過框架501的間隙公差進入框架501，并且如果掃描模塊在待機模式下保持較長時間，則可以積聚在反射鏡580或透鏡單元560上。于是，控制單元900周期性地使風扇570工作，以防止異物在反射鏡580或透鏡單元560上結塊。
當輸入空氣吹送命令時，控制單元900使風扇570工作。如上所述，由于積聚在反射鏡580或透鏡單元560上的異物阻止來自光源510的光通過，到達圖像傳感器530，所以根據(jù)掃描模塊500的移動，異物輸出為黑線形式的圖像數(shù)據(jù)。如果與原始圖像數(shù)據(jù)不一致的黑線出現(xiàn)在圖像讀取設備的輸出中，則用戶可以經(jīng)顯示板40或外部計算機輸入空氣吹送命令，以通過風扇570的工作將異物清除。也就是，在不需要服務技師的情況下，可以消除異物的積聚。
掃描模塊500還可以包括溫度傳感器950。該溫度傳感器950對框架501的內(nèi)部溫度進行傳感。控制單元900可以根據(jù)溫度傳感器950測量的溫度打開和關閉風扇570。防止反射鏡580和透鏡單元560熱變形的參考溫度事先存儲在控制單元900中。如果溫度傳感器950測量的溫度高于參考溫度，則控制單元900使風扇570工作，以冷卻框架501的內(nèi)部。
對于掃描模塊500的正常工作，需要一種進行維護的方法，以從框架501內(nèi)部清除異物或防止框架501的內(nèi)部溫度過度升高。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在掃描模塊500進行維護的方法中，空氣通過風扇570在框架501中循環(huán)，以將粘附到安裝在框架501中的光源510、透鏡單元560、反射鏡580和圖像傳感器530中的至少一個上的異物清除，或控制框架501內(nèi)部的溫度。
根據(jù)本發(fā)明當前實施例所述的維護圖像讀取設備的方法，當掃描模塊500處于待機模式時，風扇可以周期性地工作。同樣，當輸入工作命令時，風扇570也可以工作。另外，框架501內(nèi)部的溫度可以由溫度傳感器950測量，并且風扇570可以根據(jù)測量的溫度打開/關閉。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的各方面，掃描模塊、使用該掃描模塊的該圖像讀取設備，和掃描模塊的維護方法設計成使得，使用風扇可以將異物從框架的內(nèi)部清除，或者防止框架內(nèi)部溫度升高，從而防止由于異物或溫度升高而導致的圖像讀取錯誤。于是，可以降低維護時間和成本，從而提高消費者滿意度。
盡管已經(jīng)圖示和描述了本發(fā)明的幾個實施例，但是本領域技術人員將認識到，在不脫離在權利要求及其等效物中限定的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對這些實施例做出改變。
權利要求
1.一種掃描模塊，包括光源，該光源將光投射到文件上；透鏡單元，該透鏡單元將從由投射的光所照明的文件上讀取的光學信號聚焦；多個反射鏡，所述反射鏡形成從光源到透鏡單元的光路；圖像傳感器，該圖像傳感器將透鏡單元聚焦的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號；框架，該框架容納光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器；及風扇，該風扇循環(huán)框架內(nèi)部的空氣。
2.如權利要求1所述的掃描模塊，其中，所述風扇在掃描模塊的主掃描方向上吹送空氣。
3.一種圖像讀取設備，其中，掃描模塊從文件讀取信號，同時在其輔助掃描方向上移動，該掃描模塊包括光源，該光源將光投射到文件上；透鏡單元，該透鏡單元將從由投射的光所照明的文件上讀取的光學信號聚焦；多個反射鏡，所述反射鏡形成從光源到透鏡單元的光路；圖像傳感器，該圖像傳感器將透鏡單元聚焦的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號；框架，該框架容納光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器；及風扇，該風扇循環(huán)框架內(nèi)部的空氣。
4.如權利要求3所述的圖像讀取設備，其中，所述風扇在掃描模塊的主掃描方向上吹送空氣。
5.如權利要求4所述的圖像讀取設備，還包括控制單元，當掃描模塊處于待機模式時，該控制單元使風扇周期性地工作。
6.如權利要求4所述的圖像讀取設備，還包括控制單元，當輸入工作命令時，該控制單元使風扇工作。
7.如權利要求4所述的圖像讀取設備，還包括溫度傳感器，該溫度傳感器測量框架內(nèi)部的溫度；及控制單元，該控制單元根據(jù)測量的溫度打開和關閉風扇。
8.一種掃描模塊的維護方法，該掃描模塊設置有框架和安裝在框架中的光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器，該掃描模塊從文件讀取圖像，同時在文件的輔助掃描方向上移動，該維護方法包括循環(huán)框架內(nèi)部的空氣，將粘附到光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器中的至少一個上的異物清除，和/或控制框架內(nèi)部的溫度。
9.如權利要求8所述的維護方法，還包括當掃描模塊處于待機模式時，周期性地循環(huán)空氣。
10.如權利要求8所述的維護方法，還包括當輸入工作命令時，周期性地循環(huán)空氣。
11.如權利要求8所述的維護方法，還包括測量框架內(nèi)部的溫度；及根據(jù)測量的溫度循環(huán)空氣。
12.一種圖像讀取設備，其中掃描模塊從記錄介質(zhì)上讀取圖像，同時在其輔助掃描方向上移動，該掃描模塊包括沿著記錄介質(zhì)的主掃描方向延伸的框架，以容納圖像讀取部件，記錄介質(zhì)的主掃描方向橫向于記錄介質(zhì)的輔助掃描方向；及空氣循環(huán)系統(tǒng)，該空氣循環(huán)系統(tǒng)沿著框架的縱向長度吹送空氣。
13.如權利要求12所述的圖像讀取設備，其中，該圖像讀取部件包括光源，該光源將光投射到記錄介質(zhì)上；透鏡單元，該透鏡單元將從由投射的光照明的記錄介質(zhì)上讀取的光學信號聚焦；多個反射鏡，所述反射鏡形成從光源到透鏡單元的光路；及圖像傳感器，該圖像傳感器將透鏡單元聚焦的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號。
14.如權利要求12所述的圖像讀取設備，其中，所述空氣循環(huán)系統(tǒng)包括至少一個風扇，該至少一個風扇設置在框架的縱向末端處，以沿著框架的縱向長度吹送空氣。
15.如權利要求14所述的圖像讀取設備，其中，所述至少一個風扇在掃描模塊的主掃描方向上吹送空氣。
16.如權利要求14所述的圖像讀取設備，還包括控制單元，當掃描模塊處于待機模式時，該控制單元周期性地使風扇工作，和/或當輸入工作命令時，該控制單元使風扇工作。
17.如權利要求14所述的圖像讀取設備，還包括溫度傳感器，該溫度傳感器測量框架內(nèi)部的溫度；及控制單元，該控制單元根據(jù)測量的溫度打開和關閉風扇。
18.一種維護掃描模塊的方法，該掃描模塊設置有框架和安裝在框架中的光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器，該掃描模塊從文件讀取圖像，同時在文件的輔助掃描方向上移動，所述維護方法包括在框架內(nèi)部循環(huán)空氣，以清潔光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器，和/或控制框架內(nèi)部的溫度。
19.如權利要求18所述的維護方法，還包括當掃描模塊處于待機模式時，周期性地循環(huán)空氣；及當輸入工作命令時，周期性地循環(huán)空氣。
20.如權利要求18所述的維護方法，還包括測量框架內(nèi)部的溫度；及根據(jù)測量的溫度循環(huán)空氣。
全文摘要
一種掃描模塊，包括將光投射到要讀取的文件上的光源，將從由投射的光照明的文件讀取的光學信號聚焦的透鏡單元，形成從光源到透鏡單元的光路的多個反射鏡，將由透鏡單元聚焦的光學信號轉(zhuǎn)換成電信號的圖像傳感器，容納光源、透鏡單元、反射鏡和圖像傳感器的框架，和循環(huán)框架內(nèi)部空氣的風扇。
文檔編號F04D25/08GK1960427SQ200610141600
公開日2007年5月9日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權日2005年11月1日
發(fā)明者金元澤 申請人:三星電子株式會社