專利名稱：用于平臺(tái)掃描儀成像系統(tǒng)輸送的設(shè)備的制作方法
與相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明要求1998年7月22是提交的60/093,831號(hào)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)選權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)的題目為“用于平臺(tái)式掃描儀成像系統(tǒng)輸送的設(shè)備”。
在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，成像系統(tǒng)沿掃描儀長度方向的橫掃運(yùn)動(dòng)通常是由下列方法之一來完成的。第一種現(xiàn)有技術(shù)的方法包括掃描儀長度方向的導(dǎo)向軸和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。參考例如授予Oishi的題為“IMAGEREADING APPARATUS WITH THE OPTICAL READING UNITS ANDPHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE MOUNTED ON ACOMMON GUIDE MEMBER(具有光學(xué)讀取單元和安裝在公共導(dǎo)向件上的光電轉(zhuǎn)換裝置的圖像讀取設(shè)備)”的第5,379,095號(hào)美國專利(1995年1月3日授權(quán))，和授予Itoh等人的題為“IMAGE SCANNERHAVING CONTACT-TYPE IMAGE SENSOR MOVABLE UNDERAUTOMATIC DOCUMENT FEEDER(具有可在自動(dòng)文檔饋送器下運(yùn)動(dòng)的接觸式圖像傳感器的圖像掃描儀)”的第5,610,731號(hào)美國專利(1997年3月11日授權(quán))。在這些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，成像系統(tǒng)和軸是直角關(guān)系，并且由抑制圖像傳感器運(yùn)動(dòng)的套管(bushing)接到成像系統(tǒng)的一端。成像系統(tǒng)由將成像系統(tǒng)相對(duì)于臺(tái)板窗口定位的彈簧機(jī)構(gòu)保持在焦點(diǎn)上。第二現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)包括皮帶或滑輪導(dǎo)向系統(tǒng)，其中將成像系統(tǒng)沿掃描儀長度方向拉動(dòng)。參考授予Dannat的題為“TRANSPORT MEANS FOR FLAT BED SCANNER(用于平臺(tái)式掃描儀的輸送裝置)”的第4,500,197號(hào)美國專利(1985年2月19日授權(quán))和授予Lin的題為“MOVING MECHANISM OF A SCANNER(掃描儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu))”的第5,708,516號(hào)美國專利(1998年1月13日授權(quán))。皮帶或滑輪裝在成像系統(tǒng)的長度方向上的一邊或兩邊上，并且當(dāng)使用兩個(gè)皮帶或滑輪時(shí)，對(duì)它們同步地驅(qū)動(dòng)以得到合適的橫掃運(yùn)動(dòng)。許多系統(tǒng)還有保持成像系統(tǒng)在掃描過程中對(duì)齊和聚焦所需要的更為復(fù)雜的牽索組件。
在典型的現(xiàn)有技術(shù)掃描系統(tǒng)中，輸送機(jī)構(gòu)的功率需求占了系統(tǒng)總功率的很大部分，例如當(dāng)在計(jì)算機(jī)控制下使用現(xiàn)有技術(shù)的掃描儀裝置時(shí)，數(shù)據(jù)總線連接可以對(duì)成像電子裝置供電，以及可能對(duì)照明光學(xué)器件供電，并且外部電源可用于對(duì)傳輸機(jī)構(gòu)供電。用于向現(xiàn)有技術(shù)傳輸機(jī)構(gòu)供電所需要的額外的外部電源增加了這些系統(tǒng)的復(fù)雜性和費(fèi)用。近來，新的計(jì)算機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)如通用串行總線(USB)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)可以使用，其具有通過計(jì)算機(jī)總線而不是分立的電源向外圍裝置如掃描儀供電的能力。由計(jì)算機(jī)通過例如USB接口向傳輸機(jī)構(gòu)供電是有利的。通過這種USB可以得到的電量限制在大約2.5瓦。因?yàn)樵诘湫偷膾呙鑳x設(shè)備中，CIS成像單元使用大約1.75瓦的功率，則只有0.75瓦可用于其它目的?，F(xiàn)有技術(shù)的輸送機(jī)構(gòu)一般要求0.75瓦以上的電力。對(duì)現(xiàn)有技術(shù)輸送機(jī)構(gòu)的額外的供電需求增加了這些系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。
現(xiàn)有技術(shù)掃描儀的另一局限示于

圖14，其顯示了現(xiàn)有技術(shù)掃描儀窗口外周上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。通過掃描儀外殼上的臺(tái)板窗口邊緣的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1401來將文檔正確地放置在掃描儀上。因?yàn)閽呙鑳x能接受包括美國和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的許多不同的文檔尺寸以及不同的方向，在臺(tái)板窗口的邊緣上的標(biāo)記可能有很多從而使操作者弄不清楚。
上面討論的現(xiàn)有技術(shù)成像系統(tǒng)輸送機(jī)構(gòu)受到以下的限制1)該輸送機(jī)構(gòu)包括很多部件束使成像光學(xué)器件平滑地掃過文檔而沒有任何不想要的運(yùn)動(dòng)；2)輸送機(jī)構(gòu)體積很大并且效率不高，要求用比高效、輕便的輸送機(jī)構(gòu)所需要的更多的電力來驅(qū)動(dòng)它們；3)對(duì)于計(jì)算機(jī)控制的裝置來說，輸送機(jī)構(gòu)要求的功率超過了從新的計(jì)算機(jī)接口如USB所能得到的量；4)通過臺(tái)板窗口看不到包括文檔對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記在內(nèi)的有用信息，而這些信息是最為有用的。這樣就需要在該領(lǐng)域中出現(xiàn)一種更為緊湊和高效的成像系統(tǒng)輸送機(jī)構(gòu)，并且允許掃描儀操作者通過掃描儀臺(tái)板窗口看到有用的信息。
發(fā)明目的因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是減小平臺(tái)式掃描儀圖像傳感器機(jī)構(gòu)的尺寸。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是制造更為緊湊的平臺(tái)式掃描裝置。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是制造與計(jì)算機(jī)連接的掃描儀裝置，其能夠完全由標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)-掃描儀接口連接來供電。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是制造一種平臺(tái)式掃描儀，能夠向掃描儀操作者提供操作掃描儀所需要的信息，該信息可通過臺(tái)板窗口看到。
圖2是輸送機(jī)構(gòu)第一實(shí)施例的俯視圖。
圖3是圖2中A-A方向的剖視圖，顯示了CIS單元、皮帶驅(qū)動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥脑敿?xì)情況。
圖4是圖2中B-B方向的剖視圖。
圖5是圖2中C-C方向的剖視圖，顯示了輥?zhàn)咏M件的詳細(xì)情況。
圖6是圖2中D-D方向的剖視圖，顯示了輥?zhàn)訝恳龣C(jī)構(gòu)的詳細(xì)情況。
圖7是圖3的展開圖，顯示了CIS/驅(qū)動(dòng)皮帶安裝的詳細(xì)情況(圖2中E-E方向的剖視圖)。
圖8是輸送機(jī)構(gòu)第二實(shí)施例的仰視圖。
圖9是是圖8中F-F方向的剖視圖，顯示了CIS單元、皮帶驅(qū)動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥脑敿?xì)情況。
圖10顯示了用于連接驅(qū)動(dòng)皮帶的非彈性部分的末端與驅(qū)動(dòng)皮帶的彈性體部分的一個(gè)銷釘。
圖10B顯示了非彈性部分的末端與銷釘連接的方式及彈性帶位于銷釘上的位置。
圖11是圖8中H-H的剖視圖，顯示了輥?zhàn)咏M件的細(xì)節(jié)。
圖12是圖9中的展開圖，顯示了CIS/驅(qū)動(dòng)皮帶連接。
圖13A顯示了圖8中I-I方向的剖視圖，顯示了CIS/驅(qū)動(dòng)皮帶連接的另一種詳細(xì)情況。
圖13B是圖13A所示剖視圖的局部放大圖。
圖14是現(xiàn)有技術(shù)的平臺(tái)式掃描儀由操作者的角度看去的示意圖。
圖15是本發(fā)明的平臺(tái)式掃描儀由操作者的角度看去的示意圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的輸送機(jī)構(gòu)又一實(shí)施例的俯視圖。
圖17顯示了圖8中第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)皮帶的非彈性部分。
圖18顯示了當(dāng)在驅(qū)動(dòng)皮帶中包括鏈齒孔、并且在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)又邪ヅ涞逆滮X時(shí)，驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)雍万?qū)動(dòng)皮帶的一部分的情況。
下面將說明本發(fā)明的平臺(tái)式成像輸送機(jī)構(gòu)第一實(shí)施例的情況。圖2是第一實(shí)施例的俯視圖。圖3是圖2中A-A方向的剖視圖，顯示了CIS單元、皮帶驅(qū)動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥脑敿?xì)情況。圖4是圖2中B-B方向的剖視圖。圖5是圖2中C-C方向的剖視圖，顯示了輥?zhàn)咏M件的詳細(xì)情況。圖6是圖2中D-D方向的剖視圖，顯示了輥?zhàn)訝恳龣C(jī)構(gòu)的詳細(xì)情況。圖7是圖2中E-E方向的剖視圖，顯示了CIS/驅(qū)動(dòng)皮帶連接的詳細(xì)情況。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，此處作為實(shí)施例說明的輸送機(jī)構(gòu)只是為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的眾多部件的變型例之一。
首先看圖2的俯視圖、圖3和圖4的剖視圖，輸送機(jī)構(gòu)由以下部分組成驅(qū)動(dòng)皮帶203，其在長度方向上通過驅(qū)動(dòng)皮帶-CIS的連接機(jī)構(gòu)235連接到接觸圖像傳感器(CIS)201上，一對(duì)輥?zhàn)咏M件，具體地說是驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)咏M件227和從動(dòng)輥?zhàn)咏M件229，一皮帶牽引機(jī)構(gòu)231，-CIS-文檔定位機(jī)構(gòu)，其包括滑動(dòng)件217和218，它們與滑動(dòng)導(dǎo)向件213和214組合在一起，以及一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)233。在圖2中，CIS201位于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)咏M件227與從動(dòng)輥?zhàn)咏M件229之間行程大約三分之一的位置處。驅(qū)動(dòng)皮帶203沿著CIS201邊緣的長度方向沿伸，其具有相當(dāng)于那個(gè)邊緣的足夠的覆蓋寬度，以使驅(qū)動(dòng)皮帶203在掃描方向上拖動(dòng)CIS201，并使皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有效地實(shí)現(xiàn)掃描目的。驅(qū)動(dòng)皮帶203由輕的、在掃描時(shí)不會(huì)沿CIS201運(yùn)動(dòng)方向伸張的彈性材料構(gòu)成，并且可以在多次使用和長時(shí)間之后仍能維持張力。可用于驅(qū)動(dòng)皮帶203的材料包括任何適合用作薄膜皮帶的材料，包括(例如)紙張、聚酯、聚酯薄膜、以及旋涂粘合的石蠟如Wilmington,Delaware的E.I.du Pontde Nemours and Company生產(chǎn)的TYVEK。如果想要加上通過玻璃臺(tái)板可看見的印制內(nèi)容，則該材料應(yīng)當(dāng)是可進(jìn)行印制的。優(yōu)選實(shí)施例使用TYVEK，特別是TYVEK 1079D，其大約為0.0085英寸(0.21mm)厚。
驅(qū)動(dòng)皮帶203的環(huán)路經(jīng)由CIS201、繞經(jīng)驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05、繞經(jīng)從動(dòng)輥?zhàn)?07，最后回到CIS201。驅(qū)動(dòng)皮帶203必須足夠長以使驅(qū)動(dòng)皮帶環(huán)具有足夠的材料來將驅(qū)動(dòng)皮帶203和CIS201接合起來。驅(qū)動(dòng)皮帶203的寬度最好稍寬于玻璃臺(tái)板的寬度。在本優(yōu)選實(shí)施例中，用于對(duì)最大至8.5英寸的文檔進(jìn)行掃描的CIS為238mm，其驅(qū)動(dòng)皮帶為220mm。
圖3是從圖2所示A-A方向看去所得到的側(cè)截面圖。該圖顯示了驅(qū)動(dòng)皮帶是如何被驅(qū)動(dòng)皮帶-CIS連接機(jī)構(gòu)235連接至CIS201的邊緣。連接機(jī)構(gòu)235環(huán)繞CIS201并且將驅(qū)動(dòng)皮帶203固定至CIS的兩端。從圖7就可以看到更加詳細(xì)的情況，在圖7中，驅(qū)動(dòng)皮帶-CIS連接機(jī)構(gòu)235由一個(gè)帶有內(nèi)部驅(qū)動(dòng)皮帶限制銷703的CIS承載裝置701以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)皮帶限制夾705組成。CIS承載裝置701被用于接納CIS201。驅(qū)動(dòng)皮帶限制銷703處于CIS承載裝置701的內(nèi)部，它們被構(gòu)成為在其中安裝一套匹配的驅(qū)動(dòng)皮帶孔眼707。驅(qū)動(dòng)皮帶孔眼707可為任何形狀，它們必須足夠多，這樣才能在掃描期間限制驅(qū)動(dòng)皮帶203的運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)皮帶孔眼707由經(jīng)玻璃強(qiáng)化的聚碳酸酯塑料制成，從而防止了驅(qū)動(dòng)皮帶203的撕裂。在本優(yōu)選實(shí)施例中，孔眼是圓形的。限制銷703為如圖7所示的三角形。CIS承載裝置701對(duì)驅(qū)動(dòng)皮帶203的限制在環(huán)繞CIS承載裝置701的驅(qū)動(dòng)皮帶限制彈簧夾705的作用下得到了加強(qiáng)，它迫使驅(qū)動(dòng)皮帶限制銷703靠向CIS，從而將驅(qū)動(dòng)皮帶203相對(duì)于驅(qū)動(dòng)皮帶201鎖定。CIS承載裝置701的結(jié)構(gòu)必須能夠支撐CIS201，并能為驅(qū)動(dòng)皮帶限制銷703提供限制力。CIS承載裝置結(jié)構(gòu)701的優(yōu)選材料為填充玻璃的聚碳酸酯，其中還增加有用以減少滑動(dòng)摩擦的TEFLON和硅樹脂。任何具有足夠硬度和低摩擦系數(shù)的材料都可被用作備選材料。驅(qū)動(dòng)皮帶限制夾705迫使CIS承載裝置結(jié)構(gòu)701靠向CIS201，所以它必須具有足夠的硬度并且要像彈簧一樣。在本優(yōu)選實(shí)施例中，限制夾705由鋁制成，當(dāng)然也可采用任何其它類似的彈性片材料。
我們注意到，利用驅(qū)動(dòng)皮帶和輥?zhàn)拥倪@種結(jié)構(gòu)，通過使輥?zhàn)?05和207的直徑稍大于CIS承載裝置701與驅(qū)動(dòng)皮帶限制彈簧夾705的合并高度，就可使驅(qū)動(dòng)皮帶203不與位于驅(qū)動(dòng)皮帶203環(huán)背側(cè)之上的驅(qū)動(dòng)皮帶限制彈簧夾705產(chǎn)生接觸。這樣就可以實(shí)現(xiàn)其中成像CIS單元201被整個(gè)包含在皮帶203之內(nèi)的小型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
圖5顯示了從動(dòng)輥?zhàn)咏M件229的詳細(xì)情況。從動(dòng)輥?zhàn)咏M件229由從動(dòng)輥?zhàn)?07、從動(dòng)輥?zhàn)虞S桿211以及一套軸承501組成。軸桿211被裝配成與輥?zhàn)?07具有一公共軸，并且從輥?zhàn)?07的各側(cè)突出出來。軸桿211和輥?zhàn)?07被一套軸承501連接在一起并被限制成沿位于各部件端面附近的一公共軸移動(dòng)。軸桿211既可以是一個(gè)如圖5所示的連續(xù)部件，或者也可由兩個(gè)從輥?zhàn)?07突出并延伸連接至軸承501的短部件組成。通過與第一滑動(dòng)組件213和第二滑動(dòng)組件214的連接還使軸桿的旋轉(zhuǎn)受到了限制，上述兩個(gè)滑動(dòng)組件被用于如下面所述地為CIS滑塊217和218提供一個(gè)滑槽。滑動(dòng)組件還可為軸桿提供朝向和背離驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05的移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)皮帶牽引機(jī)構(gòu)可以保持軸桿209與211的中心間距，并能保持驅(qū)動(dòng)皮帶203上的張力。從動(dòng)輥?zhàn)?07還含有一個(gè)筒狀輥?zhàn)?03以及一個(gè)輥?zhàn)油鈿せ虮砻鎸?05。筒狀輥?zhàn)?03的材料最好是鋁，也可采用其它輕且堅(jiān)硬的材料。輥?zhàn)颖砻鎸?05的優(yōu)選材料為橡膠，也可采用任何其它相對(duì)于光滑的TYVEK驅(qū)動(dòng)皮帶203材料具有較大摩擦系數(shù)的材料或表面層，它可被與筒狀輥?zhàn)?03無滑動(dòng)地固定或粘結(jié)在一起。輥?zhàn)颖砻鎸?05的可選例子可以是在筒狀輥?zhàn)?03外表面上的滾花刻痕。驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)咏M件227與圖5所示從動(dòng)輥?zhàn)咏M件229相類似。驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)咏M件與從動(dòng)輥?zhàn)咏M件之間的主要區(qū)別在于，驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)咏M件227由一驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)虞S桿209構(gòu)成，并且驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05被與一驅(qū)動(dòng)齒輪組件221或類似機(jī)構(gòu)相連用以從驅(qū)動(dòng)電機(jī)223將力施加在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05上。
在圖18所示的一個(gè)備選實(shí)施例中可以看到，在驅(qū)動(dòng)皮帶203的一側(cè)或兩側(cè)可含有多個(gè)導(dǎo)孔1803，并且在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05的一側(cè)或兩側(cè)可以含有用來安裝在導(dǎo)孔1803之中以扣緊皮帶203的導(dǎo)孔銷1805，應(yīng)該注意，在圖18中只顯示了驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05的一部分以及驅(qū)動(dòng)皮帶203的一部分。當(dāng)引入這種導(dǎo)孔1803時(shí)，就沒有必要使表面層具有高的摩擦系數(shù)。
軸桿209和211的中心間距以及驅(qū)動(dòng)皮帶203上的張力通過兩個(gè)驅(qū)動(dòng)皮帶牽引(tensioning)機(jī)構(gòu)231(圖6顯示了其中一個(gè)的詳細(xì)情況)得到保持。在第一實(shí)施例中，一對(duì)驅(qū)動(dòng)皮帶牽引機(jī)構(gòu)231被與位于第一滑槽組件213和第二滑槽組件214上的從動(dòng)輥?zhàn)虞S桿211相連，如圖6所示。圖2顯示出了有兩個(gè)這樣的組件。牽引機(jī)構(gòu)231由一個(gè)對(duì)向的驅(qū)動(dòng)皮帶張力調(diào)節(jié)螺絲219以及一如圖6(從圖2中的D-D方向觀看而得到的截面圖)所示的壓縮彈簧603組成。軸桿211被安裝在處于第一滑槽組件213和第二滑槽組件214之內(nèi)的軸槽601中。壓縮彈簧603向軸桿211上施加力以在驅(qū)動(dòng)皮帶203上產(chǎn)生張力。驅(qū)動(dòng)皮帶上張力的量通過螺絲219擰緊的量而被固定。軸桿211和螺絲219沿槽601一起移動(dòng)。
CIS201相對(duì)于臺(tái)板窗口301的位置受到一個(gè)CIS-文檔定位機(jī)構(gòu)的限制。在本實(shí)施例中，CIS-文檔定位機(jī)構(gòu)由一對(duì)滑片或滑銷217和218、一對(duì)位于第一滑槽組件213和第二滑槽組件214之中的滑槽403、以及臺(tái)板窗口301組成。上述一對(duì)滑片或滑銷217和218被相向地連接在CIS承載裝置701的縱向端。圖2的俯視圖以及圖4的側(cè)視圖中顯示出了滑塊，在圖3中只顯示了滑塊組件213的一部分。滑塊217和218由乙縮醛樹脂(例如由Wilmington,Delaware E.I.du Pontde Nemours and Company生產(chǎn)的DELRIN)或其它一些堅(jiān)硬、低摩擦系數(shù)的材料制成?；瑝K被安裝在滑槽403中。這些滑槽被用于容納滑塊217和218，以使滑塊在滑槽中滑動(dòng)。滑槽組件213和214都被用環(huán)氧樹脂或雙面膠帶固定在臺(tái)板窗口301上。CIS201由驅(qū)動(dòng)皮帶203的移動(dòng)而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)通過由連接在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05上的驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)育X輪組件221所組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，并且與驅(qū)動(dòng)電機(jī)223嚙合?？梢粤磉x地用一驅(qū)動(dòng)皮帶或鏈組件來替代驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以使驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。電機(jī)223被布置在第一滑塊組件213位于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05附近的一端上。通過用臺(tái)板窗口301支撐滑槽部件213和214，就可使含有電機(jī)和齒輪組件的整個(gè)輸送機(jī)構(gòu)得到堅(jiān)固的支撐。CIS201通過各種連接被保持處于聚焦?fàn)顟B(tài)，而且它被限制成只能沿垂直于CIS201的縱向軸運(yùn)動(dòng)。應(yīng)該注意的是，滑槽組件也與牽引機(jī)構(gòu)的軸桿211的槽601一起工作。
以下將對(duì)第一實(shí)施例的操作進(jìn)行說明。在掃描周期開始時(shí)，CIS201不是位于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05的附近就是位于從動(dòng)輥?zhàn)?07的附近。驅(qū)動(dòng)皮帶203被驅(qū)動(dòng)皮帶牽引機(jī)構(gòu)231利用第一滑槽組件213和第二滑槽組件214保持張力并對(duì)齊。掃描運(yùn)動(dòng)通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)233(在第一實(shí)施例中含有一個(gè)電機(jī)223)的動(dòng)作而產(chǎn)生，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)233通過驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)育X輪組件221與驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05嚙合。由于利用牽引機(jī)構(gòu)231在驅(qū)動(dòng)皮帶203中產(chǎn)生了張力，并且通過與輥?zhàn)颖砻鎸?05的相互作用，所以驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05的旋轉(zhuǎn)使驅(qū)動(dòng)皮帶203運(yùn)動(dòng)。雖然驅(qū)動(dòng)皮帶203在掃描期間產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，但CIS201相對(duì)于被掃描文檔的位置卻通過滑塊217和218在位于第一和第二滑槽組件213和214中的滑槽403內(nèi)的相互作用而得到保持?；?03被裝配成與滑塊217及218之間具有滑動(dòng)間隙。由于CIS201通過與CIS承載裝置701的連接而被相對(duì)于滑塊217和218固定，并且由于滑塊組件213和214(包括滑槽403)被固定在相對(duì)于臺(tái)板窗口301的豎直方向，所以CIS201被相對(duì)于放置在臺(tái)板窗口301之上的文檔的位置而垂直固定。因此就可使文檔在掃描期間保持聚焦。應(yīng)該注意到，即使沒有引入槽和滑槽組件，牽引機(jī)構(gòu)也將在運(yùn)動(dòng)全程內(nèi)保持使CIS201基本處于相同的豎直水平。
以下將對(duì)根據(jù)本發(fā)明所述的平板成像輸送機(jī)構(gòu)的第二個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。圖8是根據(jù)本發(fā)明所述的輸送機(jī)構(gòu)的第二個(gè)實(shí)施例的仰視圖。圖9是從圖8中的F-F方向所得到的截面視圖，它顯示出了CIS單元、皮帶驅(qū)動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥脑敿?xì)結(jié)構(gòu)。圖11是從圖8中的H-H方向所得到的截面視圖，它顯示出了輥?zhàn)咏M件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖12是圖9的展開圖，它顯示出了CIS/驅(qū)動(dòng)皮帶連接的詳細(xì)情況。圖13是從圖8中的I-I方向所得到的截面視圖，它顯示出了沿CIS單元的縱向截面圖。第二實(shí)施例對(duì)可作為第一實(shí)施例的備選部件的一些部件進(jìn)行了修改，以下就將對(duì)此進(jìn)行說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)其等效物或可能存在的代替物十分清楚。
在圖8的仰視圖和圖10的側(cè)視圖中顯示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的主要組成單元。圖8顯示了第二實(shí)施例的仰視圖。輸送機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例在功能上基本與第一實(shí)施例相等價(jià)。因此它適當(dāng)引用了第一實(shí)施例中各單元的參考標(biāo)號(hào)。具體來說，該輸送機(jī)構(gòu)由以下單元組成繃緊的驅(qū)動(dòng)皮帶803，它被一驅(qū)動(dòng)皮帶-CIS連接機(jī)構(gòu)905縱向連接在一接觸圖像傳感器(CIS)801上；一對(duì)輥?zhàn)咏M件，具體來說是驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)咏M件827和從動(dòng)輥?zhàn)咏M件829；CIS-文檔定位機(jī)構(gòu)；以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)833。
第二實(shí)施例與第一實(shí)施例之間的主要功能區(qū)別在于，在第二實(shí)施例中，緊繃的驅(qū)動(dòng)皮帶803含有一個(gè)彈性接頭907，而且它合并了第一實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)皮帶203和牽引機(jī)構(gòu)231的功能。緊繃的驅(qū)動(dòng)皮帶803由非彈性驅(qū)動(dòng)皮帶部分909和彈性驅(qū)動(dòng)皮帶部分907組成。本實(shí)施例中，非彈性部分909由輕質(zhì)、具有彈性、且不會(huì)在掃描期間在CIS801的方向上明顯伸展的材料制成，它可被配置成在多個(gè)使用周期結(jié)束期間將張力保持較長一段時(shí)間。制造牽引驅(qū)動(dòng)皮帶803的優(yōu)選方法應(yīng)為將非彈性部分909尾端之中的環(huán)、邊緣或孔合在一起并用一彈性帶或線穿過這些環(huán)、邊緣或孔以完成皮帶803。
圖8和圖10中顯示出了一種方法。端部件831和833被連接到緊繃皮帶803的非彈性部分909的各端。圖10A和10B顯示出了一個(gè)端部件831。該端部件包括導(dǎo)架1005和銷子1003。圖17顯示了非彈性部分909的各端是如何含有被設(shè)計(jì)用來安裝銷子1003的孔1709，以及如何按圖10所示被用來通過纏繞端部件而將皮帶909與端部件831和833連接在一起。端部件的作用是提供彈性材料與非彈性材料部分的連接，以制作出彈性部分907。端部件831的導(dǎo)向件1005被放置在端部件833的導(dǎo)向件1005之間，如圖8所示。彈性帶835被在端部件的一個(gè)銷子(端銷子)與另一個(gè)端部件的端銷子之間的端部件間距1007內(nèi)來回纏繞(見圖10B)，從而形成了一個(gè)與非彈性驅(qū)動(dòng)皮帶部分909相連的彈性驅(qū)動(dòng)皮帶部分907。彈性帶835的優(yōu)選材料為EDPM橡膠。
可以用多種其它備選物來替代橡膠帶。例如，可以使用金屬彈簧。
另一種備選的方法是讓彈性部分907由彈性材料制成。它的優(yōu)選材料為橡膠。非彈性部分909的優(yōu)選材料則可為TYVEK。將彈性部分與非彈性部分連接在一起的優(yōu)選方法是通過利用服裝工業(yè)中通用的技術(shù)進(jìn)行縫制以將這些材料連接在一起。也可使用超聲粘結(jié)或粘合劑。
牽引驅(qū)動(dòng)皮帶803的合并在一起的彈性一非彈性部分可使驅(qū)動(dòng)皮帶自行繃緊，因此，根據(jù)第二實(shí)施例所述的牽引驅(qū)動(dòng)皮帶803就包含了第一實(shí)施例所述驅(qū)動(dòng)皮帶203以及第一實(shí)施例所述驅(qū)動(dòng)皮帶牽引機(jī)構(gòu)231的功能。
在第二實(shí)施例中，牽引驅(qū)動(dòng)皮帶803被一個(gè)驅(qū)動(dòng)皮帶-CIS連接機(jī)構(gòu)905連接在CIS801上。連接機(jī)構(gòu)905相對(duì)于輸送機(jī)構(gòu)的位置如圖9所示，其詳細(xì)情況被圖12和13的正交截面圖顯示出來。參考圖12和13A，驅(qū)動(dòng)皮帶-CIS連接機(jī)構(gòu)905由CIS承載裝置1211(它進(jìn)一步由驅(qū)動(dòng)皮帶限制銷703和CIS定位支承件1201組成)，帶有滑塊217的CIS承載裝置支承件1205，以及CIS定位螺絲1203組成。CIS承載裝置1211被用于容納CIS801。CIS定位支承件1201由泡沫狀、海面狀或有彈力的材料組成，它們可以向CIS801上施加作用力并將CIS放置在CIS承載裝置1211的頂部。CIS定位支承件1201的優(yōu)選材料為聚氨酯泡沫，也可使用任何其它高阻抗、低壓縮率的材料。其它的力生成支承結(jié)構(gòu)(如一個(gè)或多個(gè)彈簧)也足夠適用。例如，可以使用壓縮彈簧。另外，CIS801也可被一些其它裝置固定在CIS承載裝置1211上。驅(qū)動(dòng)皮帶803的非彈性部分909穿過了CIS承載裝置1211和CIS承載裝置支承件1205之間。圖17中顯示出了驅(qū)動(dòng)皮帶的非彈性部分909的詳細(xì)情況。驅(qū)動(dòng)皮帶孔眼1707在CIS承載裝置1211上提供了一套匹配的驅(qū)動(dòng)皮帶限制銷1307。在組裝時(shí)，皮帶909處于緊繃狀態(tài)之下，從而向CIS承載裝置1211施加朝上的力，這是因?yàn)閺埩Ξa(chǎn)生了圖12中被標(biāo)記為“X”的力。CIS承載裝置1211的朝上運(yùn)動(dòng)受到了CIS定位螺絲1203的限制，CIS定位螺絲1203穿過CIS承載裝置支承件1205并進(jìn)入CIS定位螺絲孔1301。在牽引狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)皮帶靠在CIS承載裝置的上沿1207上，緊繃的驅(qū)動(dòng)皮帶909會(huì)使CIS承載裝置1211受力向上，同時(shí)通過使用CIS定位螺絲1203就可使CIS承載裝置1211到達(dá)它的位置。
如圖9所示，皮帶909被布置成從驅(qū)動(dòng)皮帶-CIS連接機(jī)構(gòu)905繞驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05和從動(dòng)輥?zhàn)?07一圈。輥?zhàn)?05和807的任何一端都被可旋轉(zhuǎn)地連接至第一滑槽組件813或第二滑槽組件815。圖11顯示了用于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)咏M件827的輥?zhàn)咏M件的詳細(xì)情況。這個(gè)組件與第一實(shí)施例中所述的組件有很大的不同。但是，本實(shí)施例中所述的組成技術(shù)也可被引入第一實(shí)施例所述的輸送機(jī)構(gòu)，而且類似地，第一實(shí)施例所述的輸送機(jī)構(gòu)也可被應(yīng)用在第二實(shí)施例中。驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05和驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)虞S桿809由一個(gè)單塊材料形成，或者被按這樣一種方法組裝成，即，在輥?zhàn)优c軸桿之間沒有旋轉(zhuǎn)速度。像在第一實(shí)施例中一樣，輥?zhàn)佑蓭в休佔(zhàn)颖砻鎸?105的筒狀輥?zhàn)?103組成。為了達(dá)到增加驅(qū)動(dòng)皮帶909與輥?zhàn)?05和807之間的摩擦力的目的，表面層1105應(yīng)是一個(gè)橡膠外殼或經(jīng)刻花的表面層。軸桿809通過軸承1101與第一和第二滑槽組件(813和815)連接。這樣輥?zhàn)?05和軸桿809就可在由軸承1101固定的位置上繞它們的公共軸旋轉(zhuǎn)。從動(dòng)輥?zhàn)咏M件829也按相同的方式構(gòu)成，這樣就可使驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05的軸與從動(dòng)輥?zhàn)?07的軸被相對(duì)地固定。
為了幫助聚焦，CIS201相對(duì)于臺(tái)板窗口301的豎直位置受到CIS-文檔定位機(jī)構(gòu)的限制。如圖8和9所示，在第二實(shí)施例中，CIS-文檔定位機(jī)構(gòu)由滑片或滑銷817和818、一對(duì)位于第一滑槽組件813和第二滑槽組件815之中的滑槽903、CIS定位螺絲1203以及臺(tái)板窗口901組成?；瑝K817和818(它們都由一對(duì)銷子組成)被相向地連接在CIS承載裝置支承件1205的縱向端。在圖8的仰視圖中顯示出了滑塊。滑塊817和818以及CIS承載裝置支承1205由乙縮醛樹脂(例如DELRIN)或其它一些堅(jiān)硬、低摩擦系數(shù)的材料制成。處于各第一和第二滑槽組件813及815之中的滑槽903被用于容納滑塊817和818。隨著CIS801沿由滑塊817和818導(dǎo)向的滑槽903的移動(dòng)，CIS定位螺絲1203被用于為CIS801的聚焦提供小的調(diào)節(jié)。滑槽組件813和815都被利用環(huán)氧樹脂或雙面膠帶固定在臺(tái)板窗口901上。
CIS801由驅(qū)動(dòng)皮帶909的移動(dòng)而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)通過連接在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05上的驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)育X輪821來實(shí)現(xiàn)，并且與驅(qū)動(dòng)電機(jī)823相嚙合。電機(jī)823被布置在第二滑塊組件815位于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05附近的一端上。通過用臺(tái)板窗口301支撐滑槽部件813和815，就可使整個(gè)輸送機(jī)構(gòu)得到堅(jiān)固的支撐。CIS801通過各種連接被保持處于聚焦?fàn)顟B(tài)，而且它被限制成只能沿垂直于CIS801的縱向軸運(yùn)動(dòng)。同樣，像在其它實(shí)施例中一樣，垂直聚焦僅通過驅(qū)動(dòng)皮帶上的張力就可得到保持。
以下將對(duì)第二實(shí)施例的操作進(jìn)行說明。在掃描周期開始時(shí)，CIS801不是位于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05的附近就是位于從動(dòng)輥?zhàn)?07的附近。驅(qū)動(dòng)皮帶909通過輥?zhàn)?05和807的軸的固定位置而被準(zhǔn)直，并且被驅(qū)動(dòng)皮帶牽引機(jī)構(gòu)保持處于緊繃狀態(tài)，上述驅(qū)動(dòng)皮帶牽引機(jī)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)皮帶909含有一彈性接頭907(或部分具有彈性的部分)的結(jié)果。牽引和準(zhǔn)直的輥?zhàn)釉试S驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下產(chǎn)生掃描運(yùn)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在第一實(shí)施例中含有一個(gè)電機(jī)823，并且通過驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)育X輪821與驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05嚙合。由于通過輥?zhàn)颖砻鎸?105的相互作用使驅(qū)動(dòng)皮帶909中產(chǎn)生了張力，所以驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?05的旋轉(zhuǎn)使驅(qū)動(dòng)皮帶909運(yùn)動(dòng)。雖然驅(qū)動(dòng)皮帶909在掃描期間使CIS801運(yùn)動(dòng)，但CIS801相對(duì)于被掃描文檔的位置卻通過滑塊817和818在位于第一和第二滑槽組件813和815之中的滑槽903內(nèi)的相互作用而得到保持。滑槽903被裝配成與滑塊817及818之間具有滑動(dòng)間隙。由于CIS801通過與CIS承載裝置1211的連接而被相對(duì)于滑塊817和818固定，并且由于滑塊組件813和815(包括滑槽903)被相對(duì)于臺(tái)板窗口901固定，所以CIS801的位置被相對(duì)于放置在臺(tái)板窗口901之上的文檔的位置而垂直固定。這樣就可使文檔在掃描期間保持聚焦?fàn)顟B(tài)。
此前和此后討論的實(shí)施例的另一個(gè)特征在于，它們使用驅(qū)動(dòng)皮帶203或803來為掃描操作提供有用的標(biāo)記。圖15是平板掃描儀的用戶對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的俯視圖。透過臺(tái)板窗口301向下看去，就可看到第一實(shí)施例情況下的驅(qū)動(dòng)皮帶203或第二實(shí)施例情況下的驅(qū)動(dòng)皮帶803。印在皮帶上的說明性標(biāo)記1501為平板掃描儀的使用者提供了有用的信息，如格線和指示。其上也可含有標(biāo)記信息、徽標(biāo)，等等。該信息十分有用并且比現(xiàn)有技術(shù)所述掃描儀結(jié)構(gòu)更容易獲得。
圖16顯示出了另外一個(gè)實(shí)施例。與第二實(shí)施例相類似，驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?605和從動(dòng)輥?zhàn)?607分別具有軸桿1609和1611，而且它們被位于圖16所示軸上的固定器1619和1621相對(duì)于臺(tái)板窗口1628固定。驅(qū)動(dòng)皮帶1603上的張力被含有一第三輥?zhàn)?631的牽引機(jī)構(gòu)和彈性施力機(jī)構(gòu)1633一起保持，該彈性施力機(jī)構(gòu)對(duì)輥?zhàn)?633施加豎直向下進(jìn)而作用到驅(qū)動(dòng)皮帶1603上的力。彈力允許伸縮及其它變化。還可增加一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在一個(gè)版本中，彈性施力機(jī)構(gòu)含有一個(gè)用于進(jìn)行調(diào)節(jié)的螺絲以及一個(gè)用于提供彈力的彈簧。
另一方面，同一牽引機(jī)構(gòu)1633也可以向CIS1601上施加豎直向上的力，其作用是保持與臺(tái)板的緊密接觸并在掃描期間保持使文檔處于聚焦之中。
雖然對(duì)本發(fā)明的說明是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例來進(jìn)行的，但這些實(shí)施例僅起到說明性的作用。本發(fā)明的許多其它實(shí)施例都應(yīng)被包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。所有這些實(shí)施例都不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。應(yīng)該明白，在不脫離根據(jù)本發(fā)明的創(chuàng)新概念所述的真實(shí)精神和范圍的情況下可對(duì)其做出多種修改和變換，因此本發(fā)明的范圍由該專利的權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1．一種成像設(shè)備，包括臺(tái)板窗口；位于所述臺(tái)板窗口第一側(cè)的圖像傳感器；和與所述圖像傳感器連接的驅(qū)動(dòng)皮帶，所述驅(qū)動(dòng)皮帶至少在所述臺(tái)板窗口橫向上和沿所述圖像傳感器長度方向上充分伸展。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括位于所述驅(qū)動(dòng)皮帶的所述第一側(cè)的軌道，以使所述圖像傳感器嚙合，維持所述圖像傳感器與所述臺(tái)板窗口的距離。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述圖像傳感器包括一接觸圖像傳感器(CIS)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括向所述驅(qū)動(dòng)皮帶施加張力的牽引件。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，還包括與所述驅(qū)動(dòng)皮帶嚙合的輥?zhàn)?；和其中所述牽引件包括向所述輥?zhàn)邮┘悠珘毫Φ钠珘杭?br> 6．根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述牽引件包括所述驅(qū)動(dòng)皮帶的非彈性部分。
7．根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，還包括第一和第二輥?zhàn)?，其與所述驅(qū)動(dòng)皮帶嚙合，以便所述驅(qū)動(dòng)皮帶繞著所述輥?zhàn)有纬梢粭l環(huán)路；和其中所述牽引件包括在所述環(huán)路上的所述圖像傳感器和所述驅(qū)動(dòng)皮帶的相對(duì)部分之間伸展的偏壓件。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括一支承所述圖像傳感器的圖像傳感器承載裝置，一定位支承件，用于將一個(gè)力加到所述圖像傳感器上以將所述圖像傳感器置于所述圖像傳感器承載裝置的頂部。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括在所述驅(qū)動(dòng)皮帶上做標(biāo)記，通過所述臺(tái)板窗口可以看到該標(biāo)記，其有助于所述臺(tái)板窗口上的圖像的對(duì)準(zhǔn)。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)皮帶小于0.02英寸厚。
全文摘要
開發(fā)了一種緊湊型的掃描裝置,使得可以制造更為緊湊的掃描機(jī)構(gòu)和輕便的掃描裝置。CIS安裝在沿其長度方向上的驅(qū)動(dòng)皮帶中。由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該CIS掃過文檔,該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將整個(gè)皮帶和CIS拉動(dòng)通過文檔,并保持對(duì)于使文檔在窄的聚焦深度中所需要的張力。該機(jī)構(gòu)對(duì)CIS提供了均勻的力,減小了偏向運(yùn)動(dòng)的可能性,并通過在驅(qū)動(dòng)皮帶上的張力保持文檔在焦點(diǎn)上。CIS和輸送機(jī)構(gòu)的總的功率需求可以由標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)接口提供,不需要額外的供電。這種新的機(jī)構(gòu)還將掃描儀內(nèi)部的工作隱藏到具有臺(tái)板窗口尺寸的驅(qū)動(dòng)皮帶后面。驅(qū)動(dòng)皮帶可以打印以向操作者提供指示文檔放置的指令或標(biāo)記或是其它信息,或者驅(qū)動(dòng)皮帶可以保持空白以向操作者提供更為清潔的外觀和更整齊的掃描儀裝置。
文檔編號(hào)H04N1/193GK1311949SQ99809015
公開日2001年9月5日 申請(qǐng)日期1999年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月22日
發(fā)明者塞繆爾·F·克雷格, 埃里克·拉金 申請(qǐng)人:旭麗股份有限公司