專利名稱：由外設(shè)總線驅(qū)動的文檔掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電子文檔掃描裝置，具體涉及從諸如通用串行總線電源等承載有寄生電能(parasitic power)的外設(shè)總線上汲取電能的文檔掃描裝置。
文檔掃描裝置是計算機的常見外設(shè)。作為計算機外設(shè)的常規(guī)文檔掃描裝置組件包括有接觸式圖像傳感器(“CIS”)組件，文檔驅(qū)動滾軸和驅(qū)動電機。在常規(guī)的文檔掃描裝置中，文檔驅(qū)動滾軸相對于該組件保持固定并由驅(qū)動電機來進行驅(qū)動。利用彈簧將CIS組件安裝到該組件上，而在CIS組件上方必須留出垂直間隙，以使CIS組件能夠相對于掃描儀外殼縱向地移動。常規(guī)的文檔掃描裝置能夠以較高的速度和較好的分辨率來掃描文檔的圖像。然而，這些掃描裝置均存在許多缺陷。常規(guī)文檔掃描裝置中所常會遇到的一個問題便是如

圖1a所示的扭力現(xiàn)象。常規(guī)的文檔掃描裝置均包括一個具有掃描透鏡10a的CIS組件10，其通過彈簧12可移動地附接到外殼15上，同時還包括與CIS組件10的透鏡10a相接觸的文檔驅(qū)動滾軸20。
當在常規(guī)的文檔掃描裝置中掃描文檔時，文檔驅(qū)動滾軸20旋轉(zhuǎn)以饋送文檔穿過掃描儀。當文檔驅(qū)動滾軸20旋轉(zhuǎn)時，加載到CIS組件10的透鏡10a上的力在CIS組件10上引入了一個力矩。由于CIS組件10是通過彈簧12可移動地結(jié)合到外殼上的，所以作用在CIS組件10上的該力矩將會使CIS組件10發(fā)生旋轉(zhuǎn)。CIS組件10旋轉(zhuǎn)一定角度直到CIS組件10的側(cè)面緊貼在該組件的外殼15上。由于CIS組件10旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的楔入效應(yīng)，所以CIS組件10的旋轉(zhuǎn)將使得驅(qū)動文檔驅(qū)動滾軸20所需的電機轉(zhuǎn)矩增大。而增大電機轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動文檔驅(qū)動滾軸20則將使文檔掃描裝置工作所需的電能供應(yīng)增大。
如圖1b所示，此種掃描操作還會產(chǎn)生與常規(guī)文檔掃描裝置相關(guān)的另一個問題。CIS組件10的透鏡10a通常定位于如圖所示與文檔驅(qū)動滾軸20中心相對齊的理想接觸點11上。而當掃描文檔同時CIS組件10隨著曳引文檔穿過該組件而旋轉(zhuǎn)時，CIS組件10的透鏡10a在掃描操作的過程中將會從理想接觸點11偏移到11’上。因此，由于CIS組件10的透鏡10a沒有與理想接觸點11對齊，掃描分辨率將會因此而變差。
常規(guī)文檔掃描裝置的再一個問題是掃描操作所需的電能供應(yīng)將遠大于通過諸如通用串行總線所能得到的寄生電能。近年來計算機行業(yè)的趨勢是引入通用串行總線作為供計算機和外設(shè)制造商與最終用戶進行選擇的連接端口。該種通用串行總線是由Intel，Microsoft以及其它公司所開發(fā)并由諸如IBM，Compaq，Dell以及其它計算機制造商所使用的一種規(guī)范。
具體地說，該種通用串行總線用于在具有數(shù)據(jù)通信連接裝置和電能連接裝置的計算機上提供一個單獨的外設(shè)連接點。因而，如果所需電能沒有超過由該連接點所能提供的電能，則與通用串行總線連接點相連的外設(shè)將不需要另外的獨立電源來進行操作。如上所述，由于其電流設(shè)計指標要大于通過通用串行總線所能提供的電能，所以大多數(shù)的常規(guī)外設(shè)，如常規(guī)的文檔掃描裝置，均不適合使用通用串行總線。
因此，其需要一種能夠進行高品質(zhì)文檔掃描同時可以從諸如通用串行總線等提供寄生電能的外設(shè)總線中汲取電能，以及能夠在最小電能負載情況下便能提供最大的掃描文檔所需轉(zhuǎn)矩的文檔掃描裝置。
根據(jù)本發(fā)明，其提供了一種從提供有寄生電能的外設(shè)總線，如通用串行總線中汲取電能的文檔掃描裝置。在其優(yōu)選實施例中，該種文檔掃描裝置是一種通用串行總線驅(qū)動型文檔掃描裝置(“USB掃描裝置”)，其具有機架，接觸式圖像傳感器組件(“CIS”)，壓紙卷軸，壓紙卷軸軸承，彈簧，以及包括有驅(qū)動電機，單頭螺紋蝸桿和蝸輪的無包絡(luò)蝸桿傳動組件，印刷電路板和文檔傳感器。機架由包括一個上機架部件和一個下機架部件的剛性構(gòu)件，以及第一和第二端板部件構(gòu)成。將四件式機架設(shè)計成如此形式其上機架部件和下機架部件彼此相對并分別其第一和第二末端與第一端板部件和第二端板部件相連。每個端板部件均包括一個用于插放壓紙卷軸的槽，詳見下文。
利用工業(yè)用粘合劑將接觸式圖像傳感器組件固定在上機架部件上。將接觸式圖像傳感器組件安裝在上機架部件上可以使接觸式圖像傳感器組件在USB供電型文檔掃描裝置的操作期間保持剛性。壓紙卷軸包括摩擦面以及其每個末端上的軸承。如上所述，每個端板部件包括多個槽，而各槽又分別與上機架部件和下機架部件縱向?qū)R。每個槽內(nèi)均有一個彈簧。通過將壓紙卷軸的軸承安放在槽內(nèi)的彈簧上便可以將壓紙卷軸安到槽內(nèi)。此外，壓紙卷軸的一端還有一個蝸輪。驅(qū)動電機安放在端板部件的頂部。該蝸輪包括齒輪齒，而驅(qū)動電機則包括具有螺紋齒的單頭螺紋蝸桿。以使壓紙卷軸具有蝸輪的一端與用于支撐驅(qū)動電機的端板部件相對齊的方式將壓紙卷軸安放到端板部件的槽內(nèi)，從而使蝸輪的齒輪齒與驅(qū)動電機的單頭螺紋蝸桿的螺紋齒相互嚙合到一起。
印刷電路板被安裝在靠近下機架部件的位置上。該印刷電路板包括用于操作包括蝸桿驅(qū)動電機和文檔傳感器在內(nèi)的USB掃描裝置的邏輯電路。結(jié)合到該印刷電路板上的文檔傳感器由文檔饋送點進行定位以檢測是否有文檔從文檔饋送點送入。
文檔傳感器檢測是否有文檔需要掃描以啟動USB掃描裝置的操作。該文檔傳感器向印刷電路板發(fā)送信號，而后者則相應(yīng)地觸發(fā)驅(qū)動電機開始進行操作。于是，可移動地結(jié)合到驅(qū)動電機上的單頭螺紋蝸桿便開始旋轉(zhuǎn)，從而使螺紋齒帶動蝸輪的齒輪齒開始移動，而后者則相應(yīng)地開始帶動壓紙卷軸旋轉(zhuǎn)。壓紙卷軸的摩擦面將“抓住”文檔并將文檔與接觸式圖像傳感器組件的下方對齊，以使文檔的每行均可以被掃描到。在掃描完每行后，壓紙卷軸向前移動該文檔以將文檔從USB掃描裝置中送出。
隨著文檔穿過USB掃描裝置，壓紙卷軸的軸承將相對于上機架部件和下機架部件在槽內(nèi)沿大致的縱向或垂直方向移動。在軸承移動的同時，壓紙卷軸也將沿相同的方向移動，而接觸式圖像傳感器組件則固定地附接到上機架部件上。將接觸式圖像傳感器組件固定到上機架部件上提供了在USB掃描裝置操作的過程中不發(fā)生扭曲或扭轉(zhuǎn)的剛性單元。此外，將接觸式圖像傳感器組件固定到上機架部件上，還可以消除當壓紙卷軸旋轉(zhuǎn)以饋送文檔穿過USB掃描裝置時由于各表面沒有彼此校準(gauge into)而所引起的CIS組件的后續(xù)粘合(subsequentbinding)現(xiàn)象。另外，將接觸式圖像傳感器組件固定到上機架部件上還可以使得在USB掃描裝置的頂部與文檔饋送點之間存在較小的距離，從而為USB掃描裝置提供了較小的頁面系數(shù)。
在一另選實施例中，USB掃描裝置沒有機架而掃描裝置的各元件被直接安裝在一個雙件式機箱中，同時利用該種雙件式機箱自身來提供必要的結(jié)構(gòu)剛性。該種無機架USB掃描裝置的雙件式機箱包括當無機架USB掃描裝置完全組裝好時將結(jié)合到一起的前機箱部件和后機箱部件。前機箱和后機箱均包括在掃描期間用于通過文檔的文檔饋送凹口(recess)。前機箱包括接觸式圖像傳感器組件和壓紙卷軸。具體地說，利用工業(yè)用粘合劑將圖像傳感器組件固定在前機箱的上部，使得接觸式圖像傳感器組件相對于前機箱和壓紙卷軸保持固定。將接觸式圖像傳感器組件固定到前機箱的上部可以得到一種不會使USB掃描裝置在掃描操作過程中發(fā)生扭曲或扭轉(zhuǎn)的剛性結(jié)構(gòu)。
前機箱的每個側(cè)面均包括一個在其內(nèi)放置有一個彈簧的縱向凹槽。另外，該前機箱的一側(cè)末端上還包含有蝸桿驅(qū)動電機。壓紙卷軸與前機箱的縱向槽對齊，從而使得壓紙卷軸的軸承大部分安放在槽內(nèi)彈簧的頂部，而蝸輪則與驅(qū)動電機相匹配。具體地說，如上所述，蝸輪的齒輪齒被對齊以與附接到驅(qū)動電機上的單頭螺紋蝸桿的螺紋齒相互嚙合在一起。壓紙卷軸剩余部分的軸承則被密封在后機箱中。
印刷電路板沿前機箱的底部安裝，其中有一部分位于第二箱體的底面內(nèi)。印刷電路板包括用于操作其中包含有驅(qū)動電機和文檔檢測LED的第一USB驅(qū)動型文檔掃描裝置的電路邏輯。結(jié)合到印刷電路板上的文檔檢測LED位于前機箱的文檔饋送凹口的上側(cè)且一檢測到有文檔時便觸發(fā)USB掃描裝置開始進行操作。
后機箱包括用于容放USB掃描裝置所用電纜的凹模(molded in)電纜導(dǎo)管。具體地說，當完全組裝好USB掃描裝置時，將把USB電纜被放到后機箱的電纜導(dǎo)管內(nèi)。除了上述內(nèi)部元件固位功能部件之外，后機箱還包括用于文檔退出路徑的功能部件。
將接觸式圖像傳感器組件固定到前機箱的上部可以使接觸式圖像傳感器組件在掃描過程中保持穩(wěn)固狀態(tài)。另外，將接觸式圖像傳感器組件固定到前機箱上還可以消除CIS組件與壓紙卷軸粘結(jié)到一起而使CIS組件的透鏡不能與壓紙卷軸上的文檔校準的現(xiàn)象。因此，由于其不再需要用于掃描文檔所需的附加轉(zhuǎn)矩，所以無機架USB掃描裝置的能耗得到了減小。
本說明書中所說明的特性和優(yōu)點并不是包含一切的，具體地說，本領(lǐng)域的技術(shù)人員結(jié)合附圖，說明書及其權(quán)利要求可以很明顯地看出許多其它的附加特性和優(yōu)點。另外，應(yīng)注意的是在本說明書中所用的語言是出于可讀性和指導(dǎo)性的目的，而不是對本發(fā)明的限定，應(yīng)由權(quán)利要求來確定本發(fā)明相應(yīng)的主題內(nèi)容。
圖1a所示為具有一個以可移動方式附接的接觸式圖像傳感器組件以及一個文檔驅(qū)動滾軸的常規(guī)文檔掃描裝置的示意圖1b所示為當接觸式圖像傳感器組件的透鏡在掃描期間偏移開理想接觸點時文檔掃描裝置的示意圖；圖1c所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的通用串行總線驅(qū)動型文檔掃描裝置(“USB掃描裝置”)的斜視圖；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的USB掃描裝置的分解圖；圖3a所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的從下機架部件的透視角度進行觀察時部分組裝USB掃描裝置的斜視圖；圖3b所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的完全組裝好的USB掃描裝置的頂視圖；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的從第二端板部件的透視角度進行觀察時USB掃描裝置各元件之間相互作用的示意圖；圖5所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的具有螺紋齒的單頭螺紋蝸桿的一個實施例的示意圖；圖6所示為單頭螺紋蝸桿的螺紋齒與蝸輪的齒輪齒相互嚙合的部分示意圖；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的具有螺紋齒的單頭螺紋蝸桿的另一個實施例的示意圖；圖8a所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的附接到與蝸輪相嚙合的驅(qū)動電機上的單頭螺紋蝸桿的示意圖；圖8b所示為根據(jù)本發(fā)明的中心饋送功能的示意圖；圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的一個另選實施例的無機架USB掃描裝置的分解圖；圖10所示為根據(jù)本發(fā)明一個另選實施例的無機架USB掃描裝置的展開示意圖(open view)。
圖11所示為根據(jù)本發(fā)明的一個另選實施例的無機架USB掃描裝置的剖面?zhèn)纫晥D。
接下來將參照附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例進行說明，其中各附圖中相似的圖注表示相同或功能相近的元件。本發(fā)明包括一種從提供了寄生電能的外設(shè)總線汲取電能的文檔掃描裝置。外設(shè)總線可以是通用串行總線，結(jié)合到并行數(shù)據(jù)端口或串行數(shù)據(jù)端口上的系統(tǒng)總線，或外設(shè)部件互連(PCI)總線，或諸如此類的總線。在一優(yōu)選實施例中，該種文檔掃描裝置是一種通過從通用串行總線(USB)汲取電能來進行操作的文檔掃描裝置。通用串行總線裝置通過從計算機的USB端口或其它符合USB規(guī)范的裝置汲取電能來滿足其電能需求。與標準插頭或插座電源相比，USB端口所輸出的能量要少得多，因此需要對使用這些端口的裝置進行特別設(shè)計以解決電能供應(yīng)下降的問題。盡管也可以采用更低的能耗規(guī)范，本優(yōu)選實施例中USB掃描裝置的操作功率為5V×250mA，即1瓦。在作為參考文獻收入本說明書中的標題為“由外部總線驅(qū)動的掃描儀”的同時待審美國專利申請中對由外設(shè)總線，如USB供應(yīng)電能的方法進行了詳細地說明。
圖1c所示為根據(jù)本發(fā)明的通用總線驅(qū)動型文檔掃描裝置(“USB掃描裝置”)100的整體結(jié)構(gòu)的斜視圖。USB掃描裝置100包括一個四件式或四分式機架(其包括上機架部件105、下機架部件110、第一端板或側(cè)板部件115、以及第二端板或側(cè)板部件120)。上機架部件105和下機架部件110均包括第一側(cè)板105a，110a和第二側(cè)板105b和110b。此外如圖2所示，上機架部件105還包括凹槽。在本優(yōu)選實施例中，上機架部件105和下機架部件110由金屬制成。在一另選實施例中，上機架部件105和下機架部件110則可以由其它種類的剛性材料，如高強度塑料制成。此外，在本優(yōu)選實施例中，第一和第二端板部件115和120由含有玻璃充填聚碳酸酯的材料制成。在一另選實施例中，第一和第二端板部件115，120也可以由諸如沖壓合金或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(“ABS”)聚碳酸酯混合物等其它剛性材料制成。
上機架部件105的第一側(cè)板105a通過至少一個緊固件160結(jié)合到第一端板部件115上。第二側(cè)板105b則通過至少一個緊固件160結(jié)合到第二端板部件120上。類似地，下機架部件110的第一側(cè)板110a通過至少一個緊固件160結(jié)合到第一端板部件115上。下機架部件的第二側(cè)板110b則通過至少一個緊固件160結(jié)合到第二端板部件120上。以使凹槽朝向下機架部件的方式將上機架部件105結(jié)合到各端板部件上。在一優(yōu)選實施例中，緊固件160為螺絲釘。在一另選實施例中，緊固件160則可以是鉚釘或緊固夾。
第一和第二端板部件115，120還包括定位銷176和一個或多個機箱緊固件插孔177。利用元件176，177可以將USB掃描裝置100裝配到定制的掃描裝置外殼內(nèi)。
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的USB掃描裝置100的分解圖。具體地說，如圖1c所示，USB掃描裝置100包括上機架部件105，下機架部件110，第一端板部件115和第二端板部件120。此外，USB掃描裝置100還包括接觸式圖像傳感器(“CIS”)組件205，文檔壓紙卷軸，或滾軸210，軸承215，軸承座235，彈簧元件240，由驅(qū)動電機220、單頭螺紋蝸桿225和蝸輪230組成的蝸輪驅(qū)動組件，文檔標志桿245和印刷電路板260。
上機架部件105、下機架部件110、第一端板部件115和第二端板部件120如圖1c所示結(jié)合在一起。具體地說，圖2例示了用于上機架部件105、下機架部件110、第一端板部件115和第二端板部件120的緊固件固定點160a。
CIS組件205被裝配到上機架部件105的凹槽內(nèi)。具體地說，利用一個或多個黏性粘墊265將CIS組件205的底座粘接到上機架部件105上，而圖像傳感檢測透鏡所在表面則通常指向并暴露于USB掃描裝置100的壓紙卷軸210。在一另選實施例中，CIS組件205可以通過諸如塑料夾持肋條(retaining rib)等其它固位元件結(jié)合到上機架部件105上。位于每個端板部件115和120上的定位片206a，206b則可以防止CIS組件205前后滑動。上機架部件105上的凹槽的底面將能夠防止CIS組件205在掃描期間發(fā)生旋轉(zhuǎn)并輔助確保CIS組件205在掃描操作期間保持穩(wěn)固狀態(tài)。在一另選實施例中，也可以通過諸如螺絲釘、鉚釘、緊固夾或諸如此類的緊固件將CIS組件205固定到上機架部件105上。CIS組件205是一種市售的接觸式圖像傳感器組件，如日本三菱電子公司生產(chǎn)的三菱G3R216LT。
每個端板部件115和120均包括一個槽115a，120a(圖2中未示出第二端板部件)。每個槽115a和120a被設(shè)計成在縱向方向上以下機架部件110為底而以上機架部件105為頂。彈簧240被安裝在每個槽115a、120a的底面上。軸承座235位于每個彈簧240的頂面上。在一實施例中，每個端板部件115，120的115a，120a內(nèi)的彈簧元件240具有相同的彈性。在一另選實施例中，第二端板部件120的槽120a內(nèi)的彈簧元件240是低彈力彈簧，而第一端板部件115的槽115a內(nèi)的彈簧元件240則是高彈力彈簧。另外，在一另選實施例中，彈簧元件240還可以是諸如彈性塑料或片簧等其它類型的壓縮元件。
驅(qū)動電機220被結(jié)合到第二端板部件120的頂部。單頭螺紋蝸桿225被結(jié)合到驅(qū)動電機220的主軸上并從主軸一直順著第二端板部件120的內(nèi)側(cè)延伸向下(如圖3所示)。另外，單頭螺紋蝸桿225的末端包括一個沿其外圓周排列的螺紋齒510(接下來將要參照圖5到圖9進行詳細說明)。
壓紙卷軸210的大部分由一個能夠抓住諸如文檔等物體的摩擦面構(gòu)成。在本優(yōu)選實施例中，該摩擦面是一個橡膠面。在一另選實施例中，壓紙卷軸210也可以是諸如硅樹脂面的摩擦面。此外，壓紙卷軸210還包括第一端面210a和第二端面210b。蝸輪230在第二端面210b處被可旋轉(zhuǎn)地結(jié)合到壓紙卷軸210上。而軸承215則在第二端面210b處被可旋轉(zhuǎn)地與壓紙卷軸210結(jié)合。在某一實施例中，蝸輪230的直徑大于結(jié)合到壓紙卷軸210的第二端面210b上的軸承215的直徑。而在一另選實施例中，蝸輪230的直徑也可以小于或等于軸承215的直徑。此外，蝸輪230還包括沿其圓周方向排列的齒輪螺紋齒520(接下來將要參照圖5到圖9進行詳細說明)。
壓紙卷軸與該組件對齊，以使壓紙卷軸210的第一端面210a上的軸承215被裝配到第一端板部件115的槽115a中并安放在軸承座235的頂面上。壓紙卷軸210的第二端面210b則被裝配到第二端板部件120的槽120a內(nèi)并安放在軸承座235的頂面上。在一另選實施例中，也可以直接將軸承215放在彈簧元件240的頂面上。此外，蝸輪230被可移動地結(jié)合到壓紙卷軸210的第二端面210b上并被對齊，從而使得蝸輪230的斜齒輪螺紋齒520與單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒510相互嚙合在一起。接下來將參照圖5到圖9對具體情況進行詳細說明。
文檔標志桿245包括至少一個文檔臂250，文檔標志255和文檔標志復(fù)位彈簧270。在一實施例中，文檔臂250位于文檔標志桿245的中心位置上而文檔標志255則位于文檔標志桿245的一端上。文檔標志復(fù)位彈簧270靠近于文檔標志255。文檔標志桿245被可旋轉(zhuǎn)地結(jié)合到第一端板部件115和第二端板部件120上。在一另選實施例中，可以用諸如發(fā)光二極管傳感器等任何可以檢測是否有文檔存在的文檔檢測方案來代替文檔標志組件245，250，255。
印刷電路板260包括用于操作USB掃描裝置100的電路邏輯。印刷電路板260上的電路邏輯中有一個與文檔標志255對齊的傳感器262(其操作詳見下文)。印刷電路板260包括第一末端和第二末端。第一末端被結(jié)合到第一端板部件115的電路板槽115b中(圖2中未示出)，而第二末端則被結(jié)合到第二端板部件120的電路板槽120b中。在作為參考文獻收入本說明書中的標題為“由外部總線驅(qū)動的掃描儀”的同時待審美國專利申請中對印刷電路板260的一種實施例進行了詳細地說明。
圖3a所示為根據(jù)本發(fā)明從下機架部件110的透視角度所觀察到的部分組裝USB掃描裝置100的斜視圖。例如，如圖3a所示軸承215位于裝配到第一端板部件115的槽115a內(nèi)并安放在槽115a內(nèi)的彈簧240上的壓紙卷軸210的第一端面210a上。如圖所示蝸輪230位于裝配到第二端板部件120中的壓紙卷軸210的第二端面210b上，從而使得其齒輪齒與同樣在第二端板部件120內(nèi)的單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒相互嚙合在一起。上機架部件105如圖所示以使CIS組件205具有透鏡的一面朝向壓紙卷軸210的摩擦面的方式將CIS組件205固定在上機架部件105的凹槽內(nèi)。
圖3b所示為完全組裝好的USB掃描裝置100的頂視圖。具體地說，圖3b所示為上機架部件105，第一端板部件115，第二端板部件120，文檔標志桿245，驅(qū)動電機220以及蝸輪230。文檔標志桿245位于組裝好的USB掃描裝置100的正面上。
在一實施例中，USB掃描裝置100可以由一個開關(guān)(未示出)來啟動。在一另選實施例中，USB掃描裝置100則可以通過觸發(fā)文檔標志255自動啟動操作。通常，當USB掃描裝置100開始操作時，文檔通過靠近于文檔標志桿245的USB掃描裝置100的正面被送入以進行掃描。文檔與文檔臂250相接觸從而使文檔臂250帶動文檔標志桿245選擇并在文檔標志復(fù)位彈簧270上產(chǎn)生張力。文檔標志桿245的旋轉(zhuǎn)將帶動文檔標志255旋轉(zhuǎn)并觸發(fā)傳感器262。傳感器262向印刷電路板260的電路邏輯轉(zhuǎn)送一個信號，而或者則相應(yīng)地啟動驅(qū)動電機220。驅(qū)動電機220旋轉(zhuǎn)單頭螺紋蝸桿225以帶動蝸輪230旋轉(zhuǎn)，如圖5到圖9所示。蝸輪230的旋轉(zhuǎn)將帶動壓紙卷軸210旋轉(zhuǎn)。壓紙卷軸210順時針方向(當從驅(qū)動電機220所安裝于其上的第二端板部件120的透視角度觀察時)旋轉(zhuǎn)，以將文檔拖引到CIS組件205的透鏡之下。
當文檔通過CIS組件205的透鏡下方時，壓紙卷軸210大體上沿相對于端板部件115和120的縱向方向移動。具體地說，軸承215沿軸承座235和彈簧240的縱向，或上下方向上在槽115a和120a內(nèi)移動。當軸承215沿大致縱向方向在槽115a和120a內(nèi)移動時，壓紙卷軸210在文檔穿過USB掃描裝置100時也將沿此方向移動。另外，壓紙卷軸210沿相對于分別保持固定的四件式機架105，110，115，120和接觸式圖像傳感器組件205的大致縱向方向移動。
當文檔從透鏡下方穿過時，固定的CIS組件205將對其進行掃描，從而生成圖像數(shù)據(jù)。當文檔退出USB掃描裝置100時，文檔標志復(fù)位彈簧270的張力將被釋放，因此通過使文檔標志桿245旋轉(zhuǎn)回到其起始位置可以使文檔臂250旋轉(zhuǎn)回到其起始位置。當文檔標志桿245回到其起始位置時，文檔標志255將與傳感器262分離。驅(qū)動電機220在斷電之前繼續(xù)運轉(zhuǎn)一段時間使壓紙卷軸210旋轉(zhuǎn)至少一定圈數(shù)，以使文檔能夠完全地通過USB掃描裝置100。
USB掃描裝置100的本設(shè)計方案提供了多種優(yōu)點和好處。例如，將CIS組件205固定在上機架部件105上可以得到如上所述的剛性部件。該剛性部件消除了當壓紙卷軸210在饋送文檔期間旋轉(zhuǎn)時CIS組件205上所產(chǎn)生的扭曲轉(zhuǎn)矩和后續(xù)粘合。另外，由于將CIS組件205固定到上機架部件105上，所以將不會因楔入效應(yīng)而導(dǎo)致操作失敗。即，CIS組件205不會相對于四件式機架移動，因此在掃描文檔時不會出現(xiàn)楔入到機架中的狀態(tài)。因此，不再需要大轉(zhuǎn)矩和高能耗來克服楔入效應(yīng)了。另外，因為CIS組件205保持固定，所以接觸式圖像傳感器組件的透鏡可以與壓紙卷軸保持正確對齊，從而使得在掃描文檔時掃描品質(zhì)不會下降。因此，本發(fā)明在使能耗最小的情況下仍可以使轉(zhuǎn)矩達到最大，而同時還能保持很高的掃描品質(zhì)。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于將CIS組件205剛性地固定在上機架部件105上可以使USB掃描裝置100的頂部與文檔輸入槽之間距離變短。因此，USB掃描裝置100可以被制造的更小，從而可以使組裝好的USB掃描裝置100整體上只具有很小的頁面系數(shù)(form factor)。
圖4所示為從第二端板部件120的透視角度進行觀察時USB掃描裝置100各元件之間相互作用的示意圖。CIS組件205被固定在上機架部件105的凹槽內(nèi)。第一和第二端板部件115、120的槽115a和120a沿縱向排列并對齊，從而使得當壓紙卷軸210的軸承215被放置于其內(nèi)時，軸承215和壓紙卷軸210的直徑中心將與CIS組件205的透鏡中心相對齊。另外，由于軸承215被安放在第一和第二端板部件115和120的槽115a和120a內(nèi)的彈簧元件240上，所以壓紙卷軸210是可相對于四件式機架105，110，115，120可移動地進行結(jié)合的。其上安放有軸承215的彈簧元件240輔助推動軸承215向CIS組件205的透鏡移動，而同時也提供了充分大的彈性以允許軸承215在槽115a，120a內(nèi)縱向地移動，從而使得當文檔進入到CIS組件205的透鏡與壓紙卷軸210之間時能夠?qū)杭埦磔S210進行適當?shù)卣{(diào)整。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于當壓紙卷軸210旋轉(zhuǎn)時，將在CIS組件205上加載一個轉(zhuǎn)矩，從而使CIS組件205有發(fā)生旋轉(zhuǎn)的趨勢。因為CIS組件205保持固定而不會旋轉(zhuǎn)，所以CIS組件205的中心能夠與沿壓紙卷軸210移動的文檔一直保持接觸，從而能夠獲得較高的掃描品質(zhì)。
另外如上所述，第一和第二端板部件115，120的槽115a，120a每一個的側(cè)壁沿縱向延伸，從而使其起到了壓紙卷軸210的軸承215導(dǎo)軌的作用。每個槽115a，120a的側(cè)壁可用作軸承215的導(dǎo)軌，但并不需要很高的精度，因為當壓紙卷軸210上被加載有一個轉(zhuǎn)矩時，壓紙卷軸210將向蝸桿驅(qū)動電機220移動。壓紙卷軸210上的反作用力與在接觸式圖像傳感器組件205與壓紙卷軸210的交界面上所產(chǎn)生的力相反，從而使該反作用力可以在饋送文檔穿過USB掃描裝置100時消除軸承215與槽115a，120a的側(cè)壁之間的任何空隙。該反作用力提高了CIS組件205的透鏡與壓紙卷軸210直徑中心之間的中心線對齊程度，由此能夠進一步提高文檔掃描的品質(zhì)。
在本優(yōu)選實施例中，軸承215為塑料滾柱軸承。塑料滾柱軸承減小了轉(zhuǎn)矩并由此減小了文檔饋送機構(gòu)所需的電能。另外，由于塑料滾柱軸承比其它類型的滾珠軸承具有較高的直徑間隙，所以塑料滾柱軸承允許在USB掃描裝置100的組裝或操作過程中端板部件115、120之間可以存在輕微的對齊失調(diào)，而同時在掃描操作期間卻不會在掃描裝置上引入會使能耗升高的額外阻力。另外，由于使用塑料滾柱軸承時不必有很高的對齊精度，所以其整體制造成本也將會隨之而降低。
其應(yīng)注意的是在一另選實施例中，軸承也可以是金屬座圈軸承，滾柱軸承，或橡膠軸承。此外，也可以用任何能夠讓壓紙卷軸210沿其水平軸旋轉(zhuǎn)并允許其在端板部件115，120每一個的槽115a，120a內(nèi)縱向移動的無座圈滾柱軸承來替代這些軸承。
由于當USB掃描裝置掃描文檔時不再需要額外的轉(zhuǎn)矩，所以本發(fā)明使能耗得到了減小。為了進一步減小能耗并使USB掃描裝置的效率更高，將以如下方式來對包括有蝸桿驅(qū)動電機220，單頭螺紋蝸桿225和蝸輪230在內(nèi)的蝸輪驅(qū)動組件進行設(shè)計。
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的單頭螺紋蝸桿225一個實施例的示意圖。如上所述，單頭螺紋蝸桿225包括螺紋齒510。在一優(yōu)選實施例中，與螺桿相類似，單頭螺紋蝸桿225采用的是一種梯形螺紋。另外，單頭螺紋蝸桿225的頂部被結(jié)合到驅(qū)動電機220上，從而使其可以相對于驅(qū)動電機220垂直地移動。而螺紋齒510與蝸輪230的斜齒輪螺紋齒520則在單頭螺紋蝸桿225的底部相互嚙合在一起。
圖6所示為與蝸輪230的斜齒輪螺紋齒520相嚙合的單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒510的部分示意圖。螺紋齒510包括平面510a，510b，而斜齒輪螺紋齒520則包括帶有輕微弧度的曲面520a，520b。螺紋齒510的平面510a、510b使得即使單頭螺紋蝸桿225的節(jié)徑與蝸輪230的節(jié)徑之間的中心距離有輕微的變化也不會改變兩元件225、230之間的共軛作用。以此種方式來嚙合單頭螺紋蝸桿225和蝸輪230將能夠防止螺紋齒510卡塞到蝸輪230的斜齒輪螺紋齒520的齒根520c中。另外，此種配置還通過確保單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒的兩側(cè)永不與蝸輪230上的任何兩個齒輪齒的相對側(cè)面相接觸，從而減小了嚙合磨損。因此，只能夠存在一個單獨的接觸點，從而將所有可得轉(zhuǎn)矩均被傳遞給蝸輪230齒輪齒的工作齒的工作表面上。因此，此種配置減小了驅(qū)動電機220所需的電能。
其應(yīng)注意的是單頭螺紋蝸桿225是由以化學方法潤滑的合成材料Delrin CL制成的，或是由加拿大Newbury Park的Shambam公司所生產(chǎn)的材料Tercite或其它的類似化合物制成的。類似地，蝸輪230也可以由諸如Delrin CL或諸如此類的其它材料制成。
圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的單頭螺紋蝸桿225的另一個實施例的示意圖。在此實施例中，螺紋齒710的齒根部710c較窄，而在螺紋齒710的連續(xù)表面710a，710b之間則存在有一個較寬的空隙。另外，單頭螺紋蝸桿225上螺紋齒710所在位置部分的外徑較大，從而使得在螺紋齒710的齒尖和齒根之間存在更顯著的深度。利用此種配置可得到窄型齒廓，由此可以提供具有高反沖力的單點接觸共軛嚙合，從而消除了由于來自非工作表面的干擾所引起的磨損，而同時使得即使螺紋齒710與蝸輪的某一工作齒輪齒之間的中心到中心距離發(fā)生變化，也不會出現(xiàn)漏齒嚙合現(xiàn)象。
圖8a所示為根據(jù)本發(fā)明的與蝸輪相嚙合的單頭螺紋蝸桿的示意圖。在本優(yōu)選實施例中，蝸輪驅(qū)動組件的驅(qū)動電機220是一種在加載有電流的情況下也可以使其電機停機而同時卻不會對電機造成損害的步進式電機，由此可以提高驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。另外，由于驅(qū)動電機220是一種步進式電機，所以其所采取的各步驟是事先預(yù)定的，而由于單頭螺紋蝸桿225所采用的轉(zhuǎn)數(shù)也是可以被預(yù)先確定的，所以可以利用其來確定壓紙卷軸210所能旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。相應(yīng)地，此信息也可以輔助確定蝸輪230的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。因此，該種系統(tǒng)能夠確定所要掃描的下一行的位置。在本優(yōu)選實施例中，驅(qū)動電機220為1瓦功率的低能耗20步電機，壓紙卷軸210的直徑為12.94mm，而蝸輪230的嚙合比為48∶1，因此驅(qū)動電機220每轉(zhuǎn)一圈文檔將移動600分之一英寸。在作為參考文獻收入本說明書中的標題為“由外部總線驅(qū)動的掃描儀”的同時待審美國專利申請中對該種蝸輪驅(qū)動組件所需的能耗進行了詳細地說明。
蝸輪230的斜齒輪螺紋齒與單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒之間的單點接觸將使其在驅(qū)動電機220的主軸上產(chǎn)生沿向下指向單頭螺紋蝸桿225方向的軸向作用力。此作用力將使驅(qū)動電機220的轉(zhuǎn)子與下方軸承的推力面相互接觸在一起。而當在饋送文檔的過程中使驅(qū)動電機220的旋轉(zhuǎn)暫停時，將通過重力作用使轉(zhuǎn)子保持在其偏壓(bias)位置上，其結(jié)果是從文檔饋送開始到結(jié)束不會出現(xiàn)運動中斷的現(xiàn)象。驅(qū)動電機220的起動轉(zhuǎn)矩和壓紙卷軸210與CIS組件205接觸界面上的高摩擦力將防止整個USB掃描裝置100發(fā)生位移，而在饋送文檔通過USB掃描裝置100時，其將被暫停。
由驅(qū)動電機220、單頭螺紋蝸桿225和蝸輪230組成的蝸輪驅(qū)動組件，另外還能夠提高USB掃描裝置100的效率。驅(qū)動電機220是一種單頭斜齒蝸桿并能夠使其只使用最少數(shù)量的部件從而使所占空間達到最小。另外，單頭螺紋蝸桿225由低摩擦系數(shù)的自潤滑材料制成，并采用了能夠輔助提高USB掃描裝置100的整體效率的螺紋齒設(shè)計方案。
單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒與蝸輪230的斜齒輪螺紋齒之間的單點共軛嚙合使本發(fā)明不再象包絡(luò)式(enveloping)蝸輪組件的常規(guī)方法一樣必須進行高精度組裝。具體地說，蝸輪230可以沿壓紙卷軸210的水平軸方向相對于驅(qū)動電機220和單頭螺紋蝸桿225移動，而同時仍能保持單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒與蝸輪230的齒輪螺紋齒之間充分的點接觸，從而能夠使蝸輪230帶動壓紙卷軸210旋轉(zhuǎn)。由于在組件之后不再需要進行額外地對齊校準，因此可以以較低的成本來制造USB掃描裝置100。
圖8b所示為根據(jù)本發(fā)明的送紙路徑的中心饋送功能部件的示意圖。由于中心饋送功能部件減小了饋送窄幅文檔所需的轉(zhuǎn)矩，所以文檔穿過文檔臂250所在位置上的中心饋送功能部件具有很多的優(yōu)點。該種中心饋送功能部件沿壓紙卷軸210的中心區(qū)域加載一個力840從而使文檔能夠平直地通過而不會發(fā)生偏斜。此種配置還使USB掃描裝置100的壓紙卷軸210的受力達到平衡，從而使壓紙卷軸210即使在文檔對面上的末端處也不會發(fā)生傾斜。另外，壓紙卷軸210的力平衡還能夠防止作用在窄幅文檔上的力850使文檔發(fā)生偏移而出現(xiàn)使所掃描圖像變得不準確的偏斜現(xiàn)象。中心饋送還可以防止壓紙卷軸210的末端滯延(drag on)在露出的接觸式圖像傳感器組件205的透鏡上，由此降低了轉(zhuǎn)矩需求并使USB掃描裝置100產(chǎn)生的噪聲減至最小。
圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的無機架USB驅(qū)動型文檔掃描裝置(“無機架USB掃描裝置”)900的分解圖。無機架USB掃描裝置900包括一個雙件式結(jié)構(gòu)910，920，并不再具有單獨的機架來安放掃描裝置的各元件。無機架USB掃描裝置900還包括CIS組件205，壓紙卷軸210，滾筒軸承215，彈簧240，軸承座235，無外殼蝸桿驅(qū)動組件220，225，230，掃描儀開關(guān)930，印刷電路板960以及文檔檢測發(fā)光二極管(“LED”)940。CIS組件205，壓紙卷軸210，軸承215，彈簧240，軸承座235，無外殼蝸桿驅(qū)動組件220，225，230以及印刷電路板960的功能與如上所述的相同元件的功能類似。
該種霜件式外殼由前機箱910和后機箱920構(gòu)成，沿其內(nèi)表面區(qū)域均有一個開口，而在將無機架USB掃描裝置900完全組裝好時則被結(jié)合到一起。前機箱910和后機箱920包括第一端面910a、920a和第二端面910b、920b。前機箱910包括沿其上部910c長度方向的凹槽，位于其下部910d上的兩個電路板槽，其第一端面910a內(nèi)的凹槽，以及其第二端面910b內(nèi)的凹槽。后機箱920包括其中用于放置無機架USB掃描裝置900所用電纜950的電纜凹槽920f。后機箱920還包括用于放置無機架USB掃描裝置900的某些部件的凹槽。前機箱910和后機箱920均包括在掃描期間文檔通過其的文檔饋送凹口910e，920e。
CIS組件205沿上部910c的凹槽被附接到前機箱910上。具體地說，利用工業(yè)用粘合劑將CIS組件205粘結(jié)到前機箱910上，從而使CIS組件205相對于前機箱910和后機箱920保持固定狀態(tài)。在一另選實施例中，也可以利用諸如作為前機箱910的一部分的塑料支持肋條等其它固位方案來將CIS組件205結(jié)合到上部910c上。通過將CIS組件205固定到前機箱910的上部910c上可得到一種在進行掃描時防止無機架USB掃描裝置900發(fā)生扭曲和扭轉(zhuǎn)的剛性結(jié)構(gòu)。
與如上所述的壓紙卷軸類似，無機架USB掃描裝置900的壓紙卷軸210也包括位于第一端面210a和第二端面210b上的軸承215。如上所述，在前機箱的兩個末端910a，910b內(nèi)有一個凹槽。而在每個凹槽內(nèi)則分別有一個彈簧240。壓紙卷軸210的軸承215位于前機箱的每個末端910a，910b的凹槽內(nèi)。在一另選實施例中，軸承215被直接放置在彈簧240的頂部。因為前機箱910的每個末端910a，910b上的凹槽的方向均是沿縱向或上下方向(從前機箱的下部910d到上部910c)的，因此當將軸承215放置在軸承座235上時其可以沿此方向運動。因而，壓紙卷軸210可以相對于前機箱910沿縱向運動。
蝸輪驅(qū)動組件由蝸桿驅(qū)動電機220、單頭螺紋蝸桿225和蝸輪230構(gòu)成。單頭螺紋蝸桿225被結(jié)合到驅(qū)動電機220上。另外，單頭螺紋蝸桿225還包括有螺紋齒。蝸輪230則被結(jié)合到壓紙卷軸210的第一端面210a上。蝸輪230包括沿其圓周方向分布的齒輪螺紋齒。驅(qū)動電機220則通過前機箱910的上部910c被安放在前機箱910的第一端面910a的凹槽內(nèi)的一個槽內(nèi)。單頭螺紋蝸桿225從驅(qū)動電機220開始順著前機箱910的下部910d向下移動。壓紙卷軸210的軸承215位于前機箱的每個側(cè)面910a、910b上的凹槽內(nèi)，從而使蝸輪230的齒輪齒與單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒相互嚙合在一起。
印刷電路板960被安裝在沿前機箱910的下部910d排列的電路板槽內(nèi)。印刷電路板960包括用于對由蝸輪驅(qū)動組件220、225、230和LED 940組成的無機架USB掃描裝置900進行操作的電路邏輯。在作為參考文獻收入本說明書中的標題為“由外部總線驅(qū)動的掃描儀”的同時待審美國專利申請中對印刷電路板960的一個實施例進行了詳細地說明。結(jié)合到該印刷電路板上的文檔檢測LED 940位于前機箱910的文檔饋送凹口910e的頂部邊緣上。
后機箱920包括用于放置包括無機架USB掃描裝置900所用的USB電纜950在內(nèi)的各種電纜的電纜凹槽920f。另外，后機箱920包括沿第一末端920a和第二末端920b，以及沿上部920c和下部920d方向的凹槽，因此CIS組件205的一部分、壓紙卷軸210和相關(guān)元件215、230以及印刷電路板960均可以被放置在后機箱920之內(nèi)。除了如上所述的內(nèi)部元件固位功能部件之外，后機箱920還包括用于文檔退出路徑的功能部件，如文檔凹槽920e。
圖10所示為根據(jù)本發(fā)明的無機架USB掃描裝置的展開示意圖。如圖所示，無機架USB掃描裝置900的某些功能部件與元件一起被放置在前機箱910內(nèi)。CIS組件205被固定地粘結(jié)到前機箱910的上分部910c上，壓紙卷軸210的軸承215被安放在彈簧240之上，蝸輪驅(qū)動組件220，225，230則被結(jié)合到一起，從而使單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒能夠與結(jié)合到壓紙卷軸210上的蝸輪230的斜齒輪螺紋齒相互嚙合在一起，而印刷電路板960沿前機箱910的下部910d進行結(jié)合。第二機箱920中所示則為其它的元件和功能部件，例如電纜凹槽920f和文檔退出凹槽920e。當無機架USB掃描裝置900被完全組裝在一起時，前機箱910內(nèi)所裝配的每種元件的一部分同樣將進入到第二機箱920之內(nèi)。
圖11所示為根據(jù)本發(fā)明的無機架USB掃描裝置900的剖面?zhèn)纫晥D。該剖面?zhèn)纫暿玖斯潭ǖ角皺C箱910的上部910c上并與可移動地結(jié)合到前機箱910上的壓紙卷軸210相接觸的CIS組件205。其中還圖示了用于檢測是否放置有需要進行掃描的文檔的文檔檢測LED940。
將CIS組件205固定到前機箱910的上分部910c上可以形成在無機架USB掃描裝置900的操作期間不會發(fā)生扭曲或扭轉(zhuǎn)的剛性單元。此外，將CIS組件205安裝到前機箱910的上部910c上還消除了當壓紙卷軸210被旋轉(zhuǎn)以開始文檔通過無外殼USB掃描裝置時，由于各表面沒有彼此校準而使CIS組件205所出現(xiàn)的后續(xù)粘合現(xiàn)象。因而，其將不再需要額外的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩，從而使得該種無機架USB掃描裝置能夠減小能耗。
另外，由于將CIS組件205固定到前機箱910的上分部910c上而不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此由于CIS組件205將不再需要額外的間隙，所以無機架USB掃描裝置900可以采用較小的頁面系數(shù)。另外，通過將無機架USB掃描裝置900的各元件直接組裝到箱體910，920中而不用單獨的機架，能夠顯著降低無機架USB掃描裝置900的制造成本。
此外，由于CIS組件205一直被固定在前機箱910的上部910c上，因此在文檔穿過其間時CIS組件205的透鏡將一直與壓紙卷軸210上的文檔保持接觸，從而其能夠提高無機架USB掃描裝置900的掃描品質(zhì)。即，因為CIS組件205并不旋轉(zhuǎn)，所以CIS組件205的透鏡將不會從文檔上移開，否則將會因為部分透鏡不再與文檔相接觸而產(chǎn)生圖像漏掃描的現(xiàn)象。
無機架USB掃描裝置900也是以5V×1mA即1瓦的功率進行操作的。其應(yīng)被注意的是無機架USB掃描裝置900能夠利用只提供較低寄生電能的外設(shè)總線來進行操作。為了對無機架USB掃描裝置900進行操作，可以通過按動掃描儀開關(guān)930來啟動裝置900。隨后將一份文檔放在前機箱910的文檔饋送凹口910e中。同樣，如上所述的中心饋送功能部件的優(yōu)點也適用于無機架USB掃描裝置900。一旦文檔檢測LED 940檢測到存在有需要進行掃描的文檔時，其便向印刷電路板960發(fā)送一個信號，由其觸發(fā)蝸桿驅(qū)動電機220開始操作。單頭螺紋蝸桿225隨即開始旋轉(zhuǎn)。當單頭螺紋蝸桿225旋轉(zhuǎn)時，由于單頭螺紋蝸桿225的螺紋齒與蝸輪230的齒輪螺紋齒相互嚙合，所以蝸桿驅(qū)動傳動齒輪230也將一起旋轉(zhuǎn)。如上結(jié)合圖5到圖9所說明的蝸輪驅(qū)動組件的優(yōu)點同樣適用于無機架USB掃描裝置900。
蝸輪230的旋轉(zhuǎn)將帶動壓紙卷軸210旋轉(zhuǎn)。壓紙卷軸210的摩擦面抓住文檔并將其與CIS組件205下方對齊，以讓透鏡掃描文檔的每一行。當掃描完所有行時，壓紙卷軸210向前移動文檔以將文檔從后機箱920的文檔退出凹槽920e中退出。當文檔穿過無機架USB掃描裝置900時，壓紙卷軸210相對于前機箱910和后機箱920沿縱向或上下方向移動，而CIS組件205則仍固定地粘結(jié)在前機箱910的上分部910c上。
盡管上文中對本發(fā)明的特殊實施例和應(yīng)用實例進行了說明，但應(yīng)理解的是本發(fā)明并不局限于本文所公開的確切結(jié)構(gòu)和元件，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，很明顯在不背離本發(fā)明在附加權(quán)利要求中所定義的精神和范圍的情況下可以對本文所公開的方法和裝置的結(jié)構(gòu)、操作和細節(jié)進行多種形式的修正、變更和變動。
權(quán)利要求
1.一種由外設(shè)總線驅(qū)動的文檔掃描裝置，其特征在于包括具有第一部分和第二部分的機器外殼，該第一部分具有至少一個側(cè)面，而每個側(cè)面均具有一個縱向槽，該槽內(nèi)則具有一個壓縮元件，其中該第一部分和第二部分至少在一個側(cè)面上結(jié)合在一起；由外設(shè)總線驅(qū)動并具有用于掃描文檔的圖像的圖像傳感器；以及具有第一末端和第二末端的壓紙卷軸，每個末端上均具有一個軸承，每個軸承分別固定在每個槽內(nèi)的彈簧元件上以將該壓紙卷軸可移動地結(jié)合到雙件式機器外殼上，從而使得該壓紙卷軸能夠相對于圖像傳感器沿大致縱向方向移動，以允許文檔通過壓紙卷軸與圖像傳感器的透鏡之間，圖像傳感器以透鏡朝向壓紙卷軸的方式固定到該機器外殼的第一部分上。
2.如權(quán)利要求1所述的文檔掃描裝置，其特征在于另外包括由外設(shè)總線驅(qū)動并與壓紙卷軸相結(jié)合以帶動壓紙卷軸沿水平軸旋轉(zhuǎn)的蝸桿驅(qū)動組件。
3.如權(quán)利要求2所述的文檔掃描裝置，其特征在于該蝸桿驅(qū)動組件另外包括驅(qū)動電機，具有螺紋齒的單頭螺紋蝸桿，以及具有齒輪齒的蝸輪，該蝸輪被結(jié)合到壓紙卷軸的第一末端上，而單頭螺紋蝸桿被結(jié)合到驅(qū)動電機上，驅(qū)動電機則被結(jié)合到靠近該蝸輪的雙件式外殼上以使單頭螺紋蝸桿的螺紋齒與蝸輪的齒輪齒相互嚙合在一起。
4.如權(quán)利要求3所述的文檔掃描裝置，其特征在于所述驅(qū)動電機是一種低能耗步進電機。
5.一種由外設(shè)總線驅(qū)動的文檔掃描裝置，其特征在于包括具有上機架部件，下機架部件，第一側(cè)板部件和第二側(cè)板部件的機架，其中每個側(cè)板部件上分別具有一個縱向槽以及安放于其內(nèi)的彈簧元件；具有用于掃描文檔圖像的透鏡的圖像傳感器，該圖像傳感器由外設(shè)總線驅(qū)動并以透鏡大致朝向下機架部件的方向的方式被固定在該機架的上機架部件上；以及具有第一末端和第二末端的壓紙卷軸，每個末端上均具有一個軸承，第一末端上的軸承固定于第一側(cè)板部件的槽內(nèi)的彈簧元件上，而第二末端上的軸承則固定于第二側(cè)板部件的槽內(nèi)的彈簧元件上，以將該壓紙卷軸可移動地結(jié)合到雙件式機器外殼上，從而在文件通過壓紙卷軸和圖像傳感器透鏡之間時，使得該壓紙卷軸能夠相對于圖像傳感器沿大致縱向方向移動，以透鏡大體上朝向壓紙卷軸的方式將圖像傳感器固定到該機器外殼的上機架部件上。
6.如權(quán)利要求5所述的文檔掃描裝置，其特征在于另外包括由外設(shè)總線驅(qū)動并與壓紙卷軸相結(jié)合以帶動壓紙卷軸沿水平軸轉(zhuǎn)動的蝸桿驅(qū)動組件。
7.如權(quán)利要求6所述的文檔掃描裝置，其特征在于該蝸桿驅(qū)動組件另外包括驅(qū)動電機，具有螺紋齒的單頭螺紋蝸桿，以及具有齒輪齒的蝸輪，該蝸輪被結(jié)合到壓紙卷軸的第一末端上，而單頭螺紋蝸桿被結(jié)合到驅(qū)動電機上，驅(qū)動電機則被結(jié)合到靠近于該蝸輪的雙件式外殼上，并使單頭螺紋蝸桿的螺紋齒與蝸輪的齒輪齒相互嚙合在一起。
8.如權(quán)利要求7所述的文檔掃描裝置，其特征在于所述驅(qū)動電機是一種低能耗步進電機。
9.如權(quán)利要求5所述的文檔掃描裝置，其特征在于各軸承由塑料軸承構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求5所述的文檔掃描裝置，其特征在于上機架部件包含有一個凹槽，該凹槽用于以圖像傳感器的暴露于外的方式放置圖像傳感器從而將圖像傳感器固定在上機架部件上。
11.一種由外設(shè)總線驅(qū)動的文檔掃描裝置，包括具有前機箱和后機箱的外殼，前機箱包括上部和下部，第一側(cè)面和第二側(cè)面，每個側(cè)面分別具有一個凹槽而各凹槽又分別具有一個張力彈簧元件；具有用于掃描文檔圖像的透鏡的圖像傳感器，該圖像傳感器由外設(shè)總線供電；以及具有第一末端和第二末端的壓紙卷軸，每個末端上均具有一個軸承，第一末端上的軸承固定于前機箱的第一側(cè)面的槽內(nèi)的彈簧元件上，而第二末端上的軸承則固定于后機箱的第二側(cè)面的槽內(nèi)的彈簧元件上，以將該壓紙卷軸可移動地結(jié)合到雙件式機器外殼上，從而當文檔通過壓紙卷軸與圖像傳感器的透鏡之間時，使得該壓紙卷軸能夠相對于圖像傳感器沿大致縱向方向移動，以透鏡大體上朝向壓紙卷軸的方式將圖像傳感器固定到前機箱的上部。
12.如權(quán)利要求11所述的文檔掃描裝置，另外包括由外設(shè)總線驅(qū)動并與壓紙卷軸相結(jié)合以帶動壓紙卷軸沿水平軸轉(zhuǎn)動的蝸桿驅(qū)動組件。
13.如權(quán)利要求12所述的文檔掃描裝置，其中該蝸桿驅(qū)動組件另外包括驅(qū)動電機，具有螺紋齒的單頭螺紋蝸桿，以及具有齒輪齒的蝸輪，該蝸輪被結(jié)合到壓紙卷軸的第一末端上，而單頭螺紋蝸桿被結(jié)合到驅(qū)動電機上，驅(qū)動電機則被結(jié)合到靠近于該蝸輪的雙件式外殼上，并使單頭螺紋蝸桿的螺紋齒與蝸輪的齒輪齒相互嚙合在一起。
14.如權(quán)利要求13所述的文檔掃描裝置，其特征在于所述驅(qū)動電機是一種低能耗步進電機。
15.如權(quán)利要求11所述的文檔掃描裝置，其特征在于所述外設(shè)總線是一種通用串行總線。
全文摘要
由外設(shè)總線驅(qū)動的文檔掃描裝置(100),包括機架、接觸式圖像傳感器(“CIS”)組件(205)、壓紙卷軸(210)、壓紙卷軸軸承(215)、彈簧(240)、無包絡(luò)蝸桿驅(qū)動組件、印刷電路板(260),以及文檔傳感器。該機架由彼此相對并在其右端和左端上分別與右側(cè)和左側(cè)端板部件相連的上和下機架部件(105,110)構(gòu)成。每個端板部件均包括一個壓紙卷軸固定于其中的彈簧上的縱向槽(115a,120a),以使壓紙卷軸能夠相對于機架沿縱向方向移動。該CIS組件被固定到上機架部件(105)上。蝸桿驅(qū)動組件包括有驅(qū)動電機(220),具有螺紋齒并被可旋轉(zhuǎn)地結(jié)合到電機(220)上的單頭螺紋蝸桿(225),以及具有齒輪齒并被可旋轉(zhuǎn)地結(jié)合到壓紙卷軸(210)上的蝸輪(230)。
文檔編號G06T1/00GK1256837SQ98803894
公開日2000年6月14日 申請日期1998年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月1日
發(fā)明者戴維·麥克維卡 申請人:耶利米E·羅伯森