专利名称：图像读取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像读取装置，该装置在复印机、传真机、扫描仪等的图像输入部分读取对象的图像(在本说明书中将一般地被看作是包括字符、图形、图案等的“图像”)。
背景技术：
按照惯例，在复印机、传真机、扫描仪等的图像输入部分读取对象的图像的图像读取装置的基本结构包括光源，该光源使用光来照射诸如原始文档的对象；光学系统，该光学系统引导从光源发出并且由对象反射的光；图像传感器，该图像传感器接收由光学系统引导的反射光。通常使用氙气灯作为光源，并且大量地使用其中CCD元件一维地或者线形地被排成一行的CCD图像传感器作为图像传感器。通常，由于CCD图像传感器的CCD元件行的长度小于对象的读取宽度，在被引导到CCD图像传感器之前必须由光学系统来减小对象的反射光的尺寸。举例来说，必须减小对应于300mm的读取宽度的光学信息的尺寸以在具有70mm长度的CCD元件行上形成图像。因此，使用了缩图光学系统，该系统包括透镜，该透镜执行光学缩图；反射镜，反射反射光以使文档表面的反射光(要读取的表面)的光路向CCD图像传感器弯曲。
在该图像读取装置中，当缩图光学系统(reduction optical system)、CCD图像传感器或者类似物受到灰尘或者诸如纸粉末的污垢的沾污时，则不利的是破坏了读出图像的质量。因此，缩图光学系统或者CCD图像传感器必须使用遮盖部分来遮盖并且与外部空间隔离。然而，必须在遮盖部分设置切口，通过该切口透过来自对象的反射光即用于读取的光。为了防止以上所提到的沾污，必须使该切口窄到必需的最小水平或者使用诸如玻璃板的透明部分来覆盖盖切口，从而进行空间遮蔽。
然而，当在由遮盖部分或者类似物充分密封的空间中布置诸如灯、灯照明电路(变换电路)等具有较大的发热值的部件以及缩图光学系统和CCD图像传感器时，则不利的是在密封的空间中的温度会增加。于是，温度的增加导致诸如CCD图像传感器或者在密封空间布置的任何其他电气部件的每一个部件的性能的下降或者恶化，这可能是读出的图像质量下降的因素。也就是说，需要解决成为读出的图像质量下降因素的单元内部的沾污和温度的增加的对策。
此外，与任何其他部件相比由于老化光源(例如氙气灯)的性能会很快恶化。因此，为了长时间不变地获得良好的读出图像的质量，必须以固定的时间间隔适当地替换光源，因而光源在某种程度上具有可消耗的补给品的特性。当如上所述在由遮盖部分充分密封的空间中布置光源时，因为需要诸如拆卸遮盖部分的额外的操作，所以不能容易地进行是周期性的维护操作的其中之一的光源的替换。
另一方面，在图像读取装置中，光源(灯)或者反射板和对象上的读取位置之间的相对位置关系对于读出的图像质量具有很大的影响。因此，必须精确地保持相对位置关系，必须抑制由于安装误差或者老化产生的定位精度的降低或者不一致。特别是，在必须周期性替换光源的情况下，必须在替换后即保持定位精度。此外，如果除了来自文档表面(要读取的表面)的反射光之外的外部光从在遮盖部分设置的切口进入，则会出现读出的图像质量下降的问题。为了防止这个问题，使切口宽度窄到必需的最小水平是有效的。然而，为了在这样的情况下确实不变地传送要读取的表面上的发射光，必须精确地保持切口、光源和表面上的读取位置之间的相对的位置关系。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种图像读取装置，该装置可以通过使用遮盖部分遮盖光学系统和图像传感器防止由于灰层、污垢或者污点导致的读出的图像质量的恶化，防止由于由遮盖部分充分密封的空间中温度的增加导致的各种部件的性能的降低，并且具有极好的读出的图像的质量。
为了实现以上的目的，依据本发明，提供一种图像读取装置，包括发射用于照射对象表面的光的光源；包括图像传感器和导致由对象表面反射的光进入图像传感器的光学系统的图像读取单元；遮盖该单元以使由对象表面反射的光通过而去往光学系统的遮盖部分，其中定位光源以致于遮盖部分在空间上把光源与图像读取单元的内部空间隔离。光学系统可以包括反射镜和透镜。可以把光源连接到遮盖部分。
在这样的结构中，由于使用遮盖部分来遮盖包括图像传感器和光学系统的单元，所以可以获得控制灰尘的效果。此外，由于在空间上把光源与单元的内部隔离，即使光源在照明期间产生了热量，也可以由遮盖部分把该热量隔开而不会把该热量传递到单元的内部。
遮盖部分可以具有切口，通过该切口来透过由对象的表面反射的光。图像读取装置还可以包括连接到遮盖部分的透明部分以密封该切口。透明部分防止热量被传递到单元的内部并且防止灰层或者污垢进入。
图像读取装置还包括连接到遮盖部分的光源的照明电路以致于遮盖部分在空间上把照明电路与图像读取单元的内部空间隔离。然后，和光源一样，遮盖部分隔开了照明电路的热量并且不会把该热量传递到单元的内部。
图像读取装置还可以包括连接到遮盖部分的反射板，该反射板把从光源发出的光聚集到对象的表面；以及包括用于定义遮盖部分和反射板之间的相对位置关系的反射板定位装置。依据该结构，提高了用于改进光利用效率的反射板相对于光源的定位精度，从而避免了读出的图像质量的下降。
图像读取单元可以具有用于容纳图像传感器和光学系统的框架，并且可以把该遮盖部分连接到该框架。图像读取装置还可以包括光源的支承部分，把该支承部分连接到框架并且穿过遮盖部分而伸出到定位了光源的遮蔽部分的外面；光源定位装置，该光源定位装置用于限定光源和框架之间的相对位置关系；遮盖部分定位装置，该遮盖部分定位装置用于限定遮盖部分和框架的相对位置关系。使用这样的结构可以改进三个部件即框架、光源和遮盖部分之间的相对位置关系。
图像读取装置还可以包括连接到支撑部分的反射板，该反射板把从光源发出的光聚集在对象的表面；反射板定位装置，该装置用于定位支撑部分和反射板之间相对位置关系。在这样的情况下，可以改进在四个部件即框架、光源、遮盖部分和反射板之间的相对位置关系。
图1是显示作为包括依据本发明的图像读取装置的装置的实例的复印机轮廓的示意图。
图2是显示图1所示的图像读取装置的结构的轮廓的横截面图。
图3A是依据本发明的图像读取装置的实施例的部分透视图，该图特别显示了灯的连接结构。
图3B是图3A的实施例的分解的透视图。
图4A是依据本发明的图像读取装置的实施例的部分透视图，该图特别显示了透明部分的连接结构；图4B是图4A的实施例的分解透视图；图5A是依据本发明的图像读取装置的实施例的部分透视图，该图特别显示了灯的照明电路的连接结构；图5B是图5A的实施例的分解透视图；图6A是依据本发明的图像读取装置的实施例的部分透视图，该图特别显示了反射板的连接结构；图6B是图6A的实施例的分解透视图；图7A是依据本发明的图像读取装置的实施例的部分透视图，该图特别显示了灯和遮盖部分的连接结构；图7B是图7A的分解透视图；图8A是依据本发明的图像读取装置的实施例的部分透视图，该图特别显示了反射板的连接结构；图8B是图8A的实施例的分解透视图。
具体实施例方式
现在将参考附图来描述依据本发明的优选实施例。
图1是显示作为包括依据本发明的图像读取装置的设备的实例的复印机轮廓的示意图。复印机25具有图像输入部分19，该图像输入部分包括放置文档(对象)17的文档设置玻璃板18和设置得与文档设置玻璃板18相对并且能够沿着平行于文档设置玻璃板18的扫描方向21伸展的导杆21’移动的图像读取装置20。复印机25具有图像形成部分26，该图像形成部分通过使用诸如电子摄影术或者类似方法的众所周知的处理依据在图像输入部分19读出的图像在记录介质上形成图像。注意在本说明书中使用表达“图像”作为包括字符、图形、图案等的通称。
图2是显示依据图1所述的实施例的图像读取装置20的结构的示意图。图像读取装置20具有包括透镜12和反射镜13的缩图光学系统、CCD图像传感器11、遮盖部分1和诸如氙气灯的灯(光源)3。灯3和CCD图像传感器11以垂直于图2的纸张的方向伸展。缩图光学系统和CCD图像传感器11由包括框架部分4的框架支撑并且最好由该框架来遮蔽，和使缩图光学系统和CCD图像传感器11成为整体以适当地保持它们的相对位置关系并且把它们装入框架内以形成图像读取单元2。而且，在单元2的上方设置遮盖部分1，而遮盖部分1充分地使单元2的内部与外界隔离，从而限定了密封的空间。把以平行于灯3的方向伸展的狭窄切口16设置在遮盖部分1上，并且由安装到遮盖部分1上的诸如玻璃板的透明部分10来遮盖切口16。该透明部分10可以位于切口16内。在遮盖部分1上设置灯3。即，把灯3定位在借助遮盖1和透明部分10与包括缩图光学系统和CCD图像传感器11的单元2隔离的外部空间。
灯3的定位非常接近于在文档设置玻璃板18上的文档17并且灯3向文档17发射光15a。然后，照射光15a在文档17要读取的表面反射，反射光15b穿过透明部分10和切口16并且通过在框架部分4中形成的切口4’或者在其上布置的透明板到达缩图光学系统的反射镜13。然后，该反射光15b由反射镜13反射和弯曲、再由透镜12会聚，最后进入CCD图像传感器11的CCD元件行。在CCD图像传感器11，把光15b转换为电信息。当如上所述CCD图像传感器11把来自文档17的反射光15b转换为电信息的时候，图像读取装置20依靠未示出的驱动机构而沿着图1所述的扫描方向21(与CCD元件行的方向正交的方向)移动，从而读取文档17的要读取的表面的图像信息。
在本实施例中，如图2所示，由于包括缩图光学系统和CCD图像传感器11的单元2被遮盖部分1和透明部分10所遮盖并且与外界隔离，所以不会粘着灰层或者污垢，从而不会发生读出的图像质量的恶化。此外，灯3设置在空间(单元2的内部空间)的外部，在该空间中设置了缩图光学系统和CCD图像传感器11以致于使用遮盖1来遮盖，从而与存在缩图光系统和CCD图像传感器11的密封空间(单元2的内部空间)隔离。因此，即使在照明期间灯3产生了热量，该热量也会由遮盖部分1隔开而不会传递到存在缩图光学系统和CCD图像传感器11的密封空间(单元2的内部空间)。因而，不会由于灯3而增加缩图光学系统和CCD图像传感器11的温度，并且也不会由于热量而恶化该装置的性能。
现在将参考图3A和3B给出关于灯3的连接结构的描述。在本实施例中，灯3在一端(首端)具有凸出物22”而在另一端(次端)具有通孔(未显示)。遮盖部分1在对应于灯3的首端的部分具有包括灯定位孔22的灯定位板22’而在对应于灯3的次端的部分具有内螺纹5’。由包括灯定位孔22和凸出物22”的灯定位装置来定位灯3。即，把凸出物22”可拆卸地插入或者安装到灯定位孔22中，并且把外螺纹通过灯3次端的通孔与内螺纹5’啮合。
在这样的结构中，由于设置了灯定位装置，可以使灯3以非常好的定位精度安放在遮盖部分1上。因而，可以精确地保持灯3和文档17的要读取的表面之间的相对位置关系(见图1和2)和灯3和遮盖部分1的切口16之间的相对位置关系，以致于不会恶化读出的图像质量。此外，当使用新灯来周期性地替换灯3时，不必拆卸诸如遮盖部分1的任何其他部分并且能够容易地执行这样的替换。使用被用作参考的灯定位孔22可以容易地把新灯3定位和固定在预定的位置。
随后，如图4A和4B所示把诸如玻璃板的透明部分10连接到遮盖部分1以遮盖切口16。当采用切口16被透明部分10以这样的方式而遮盖的结构时，可以防止灰层或者污垢通过切口16进入遮盖部分1的内部(而且进入单元2的内部)，并且还可以确实避免缩图光学系统或者CCD图像传感器11的沾污。同时，来自灯3和类似物的热量很难被传递到缩图光学系统或者CCD图像传感器11，从而还安全地避免了由于热量导致的每个部件的性能的降低。图4A和4B的结构对应于图2所述的实施例。
在图5A和5B所述的结构中，除了在图3A和3B所述的结构之外，以与灯3的情况相同的方式通过螺钉5a把转换电路6即灯3的照明电路连接到遮盖部分1上。也就是说，像灯3那样，由遮盖部分1把转换电路6与存在缩图光学系统和CCD图像传感器11的密封空间(单元2的内部空间)隔离。因此，即使当驱动灯3时转换电路6产生了热量，该热量也被遮盖部分1隔开而不会被传递到存在缩图光学系统和CCD图像传感器11的密封空间(单元2的内部空间)，并且因而不会增加缩图光学系统、CCD图像传感器11或者类似元件的温度，从而避免了性能的下降。
在图6A和6B所示的结构中，还设置了反射板9，该反射板把从灯3发出的光15a(见图2)聚集到文档17的要读取的表面(见图1和图2)上。更为明确地说，在遮盖部分1的灯定位板22’上而在灯定位孔22的附近设置反射板定位孔24，并且由包括反射板定位孔24、在反射板9的一端形成的外螺纹5b和内螺纹5b’的反射板定位装置来定位反射板9。也就是说，由螺纹5b把反射板9连接到灯定位板22’。由螺纹(未显示)把反射板9的另一端连接到遮盖部分1。
依据这样的结构，与不存在反射板9的情况相比可以增加聚集在文档17的要读取的表面上的照射光15a的量，可以改进聚集效率，从而有效地使用了从灯3发出的光。结果，可以减小所需的光发射的量，因而可以抑制灯3的能量消耗，从而实现了电源电路的最小化和能量的节省。由于设置了反射板定位装置，反射板9相对于灯3和文档17的要读取的表面都具有极好的相对定位精度，从而确保了较高的聚集效率。
在图7A和7B所示的结构中，把支承灯3的部分连接到框架部分4。也就是说，把支承部分7和支承部分8连接到框架部分4的上表面。并且在支承部分7设置彼此非常接近的灯定位孔22和具有内螺纹的遮盖部分定位部分23。由包括遮盖部分定位部分23和外螺纹5c的遮盖部分定位装置来定位遮盖部分1，其中外螺纹5c在一端部通过在遮盖部分1形成的通孔与遮盖部分定位部分24的内螺纹啮合。遮盖部分1的另一端部以类似的方式与支承部分8连接。由灯定位装置来定位灯3，其中把凸出物22”安装到支承部分7上形成的灯定位孔22，而该支承部分7通过在遮盖部分1形成的切口形状的开口垂直地伸出。因此，通过螺纹5c和类似物把灯3和遮盖部分1连接到支承部分7和8。
依据这样的结构，由于把灯3和遮盖部分1相对于相同的部分(框架部分4)定位，两个部分之间的相对的定位精度，特别是设置在遮盖部分1上的切口16和灯3的定位精度非常好，这些部分和文档17要读取的表面(见图1和2)之间的相对位置关系也很好。有代表性的是，由于使切口16的宽度窄到所需的最小水平以尽可能防止不需要的光从外界进入，所以通过支承部分7和8、灯定位装置和遮盖部分定位装置来精确地保持切口16、灯3和文档17之间的相对位置关系以确保反射光15b穿过切口16非常有效。
在图8A和8B所示的结构中，除了图7A和7B所述的结构之外，增加了与图6A和6B所示的结构中反射板相同的反射板9。也就是说，把反射板定位孔24设置在支承部分7上，反射板9由包括反射板定位孔24的反射板定位装置来定位并且被螺纹5b和类似物精确地连接到支承部分7和8，从而获得了相对于灯7和文档17(见图1和图2)要读取的表面的极好的相对定位精度。
要注意图5A到8B显示出于方便的缘故忽略了透明部分10而暴露了切口16的状态。虽然可以不设置透明部分10而可以照这样来暴露切口16，像图4A和4B所示的结构那样使用诸如玻璃板的透明部分10来遮盖切口16的结构可以改进单元2的内部空间的密封特性，并且灰层、污垢或者来自灯3的热量或者类似物很难被传送到缩图光学系统或者CCD图像传感器11，从而还确实地防止了每个部件的性能的降低。
如图1所示，以上提到的实施例采用了把文档保持在固定的状态而扫描图像读取装置20类型的图像输入部分19。反之，本发明可以同样应用于把图像读取装置20保持在固定状态而移动文档17类型的图像输入部分。此外，本发明可以应用于具有图像输入部分19的任何装置例如传真机或者扫描仪以及复印机25。
虽然在前述的实施例中使用螺纹5、5a、5b或者5c来连接灯3、转换电路6、反射板9或者类似物，但是可以采用诸如用闩固定的简单的固定方法而不使用螺纹。
在本发明中，由于使用遮盖部分遮盖了引导来自对象要被读取的表面的反射光的光学系统和把反射光入射到其上的图像传感器，所以可以防止灰层或者污垢粘到构成光学系统的反射镜或者透镜和图像传感器，并且可以在相对长的时间且不用清洁的情况下获得较好的读出的图像质量，从而消除了用于维护操作的劳动和花费。
此外，把光源或者它的照明电路设置在遮盖部分的外部并且由遮盖部分把光源或者它的照明电路与装有图像传感器或者光学系统的空间隔离，从而抑制了来自光源或者类似物的热量传递到该空间。结果，可以避免由于温度的增加导致的每个部件的性能的降低或者恶化，所以可以稳定地获得极好的读出的图像质量。此外，当周期性地替换光源时，不必拆卸遮盖部分就可以容易地进行这样的替换，因此可以消除维护操作的劳动和花费。
当采用使用诸如玻璃板的透明部分来遮盖为了透过光而在遮盖部分上设置切口的结构时，可以改进装有图像传感器或者光学系统的空间的密封特性，还可以确实地避免灰层或者污垢粘上图像传感器或者光学系统以及热量传递到图像传感器或者光学系统。当把透明部分直接连接到遮盖部分时，可以很容易地确保较高的定位精度，并且可以很容易地重复制造同等性能的图像读取装置。
当包括反射来自光源的照射光的反射板时，可以增加一些照射在对象要被读取表面的光，从而有效地使用了照射光。因此，可以抑制光源的能量消耗，从而实现电源电路的最小化和能量的节省。
当分别设置光源的定位装置、遮盖部分和反射板时，可以改进它们的相对定位精度。因此，即使大量生产该装置也可以消除装置间性能的不一致，可以获得依据设计值照射在对象上的光的量和由对象反射的光的量而不会不一致，从而可容易地重复生产具有较高读出图像质量的性能的装置。此外，当替换光源时，可以保持较高的相对定位精度。而几乎不会发生由于安装误差或者老化导致的定位精度的降低或者不一致。
权利要求
1.一种图像读取装置，包括光源，用于发射照射对象表面的光；图像读取单元，包括图像传感器和使对象表面反射的光进入图像传感器的光学系统；遮盖部分，用于遮盖单元以致于使对象表面反射的光穿过而去往光学系统，其中定位光源以致于遮盖部分在空间上使光源与图像读取单元的内部空间隔离。
2.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于光学系统包括反射镜和透镜。
3.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于遮盖部分具有切口，通过该切口透过由对象表面反射的光。
4.根据权利要求3所述的图像读取装置，其特征在于还包括连接到遮盖部分的透明部分以密封该切口。
5.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于还包括连接到遮盖部分的光源的照明电路以致于遮盖部分在空间上使照明电路与图像读取单元的内部空间隔离。
6.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于把光源连接到遮盖部分。
7.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于还包括连接到遮盖部分的反射板，该反射板把从光源发出的光聚集到对象的表面上；和用于限定遮盖部分和反射板之间的相对位置关系的反射板定位装置。
8.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于图像读取单元具有装入了图像传感器和光学系统的框架，并且把遮盖部分与该框架连接。
9.根据权利要求8所述的图像读取装置，其特征在于还包括光源的支承部分，该支承部分连接到框架并且穿过遮盖部分而伸出到定位了光源的遮盖部分的外面；用于限定光源和框架之间的相对位置关系的光源定位装置；和用于限定遮盖部分和框架之间的相对位置关系的遮盖部分定位装置。
10.根据权利要求9所述的图像读取装置，其特征在于还包括连接到支承部分的反射板，该反射板把从光源发射的光聚集到对象的表面上；和用于限定支承部分和反射板之间的相对位置关系的反射板定位装置。
全文摘要
使包括透镜12和反射镜13的缩图光学系统、CCD图像传感器11和包括用于装入缩图光学系统和CCD图像传感器的框架部分4的框架成为整体以构成图像读取单元2，并且由遮盖部分1来遮盖单元2。灯3被设置在遮盖部分1上并且在空间上与单元2的内部部分隔离。由透明部分10封闭遮盖部分1的切口16。灯3把光15a发射到在文档设置玻璃18上的文档17上，来自文档17的反射光15b通过透明部分10、切口16、切口4’、发射镜13和透镜12进入CCD图像传感器11并且被转换为电信息，从而读取文档17的图像信息。
文档编号H04N1/04GK1463135SQ0313811
公开日2003年12月24日 申请日期2003年5月27日 优先权日2002年5月27日
发明者村松茂树, 内田彻, 古头康一, 长谷要 申请人:日本电气株式会社