专利名称：角度检测装置和图像读取设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来检测要被测量的对象相对于水平面的倾斜角度的角度检测装置。本发明也涉及一种其中包括该角度检测装置的图像读取设备。
背景技术：
通常，已经提出在传送介质时拾取片状介质的图像的图像读取设备。在这种图像读取设备中，当片状介质插在设备本体中时，介质被传送辊传送到成像装置，被成像装置成像，并且被传送辊从设备本体排出。此外，例如，如果图像读取设备在尺寸上是紧凑的，则可以以壁挂式状态或静止状态安装设备本体。就是说，有时以相对于水平面的倾斜状态安装设备本体。作为与相对于水平面以倾斜状态安装设备本体相关的技术，这里提出了一发明，在该发明中，打印机的安装状态被姿势检测单元检测并且根据以静止安装还是以壁挂式安装使用打印机而控制用来供给卷筒纸的步进马达的扭矩(日本专利申请公开 No. 2000-72296)。日本专利申请公开No.2000-72^6中公开的打印机通过姿势检测单元检测打印机的安装状态，并且如果以壁装式安装使用打印机，则通过与以静止状态安装打印机的情况相比减小卷筒纸的供给速度而增加步进马达的扭矩。换句话说，日本专利申请公开 No. 2000-72296中的打印机通过姿势检测单元检测打印机的安装状态，并且与诸如静止安装的安装状态(其中卷筒纸的拉出载荷相对较低)的情况相比，在诸如壁装式安装(其中卷筒纸的拉出载荷相对较高)的安装状态的情况中，通过减小卷筒纸的供给速度，产生足以供给卷筒纸的扭矩。角度检测装置通常用于检测要被测量的对象相对于水平面的倾斜角度。这种角度检测装置包括旋转编码器或诸如角速度传感器的通常已知的角度传感器，但具有新构造的传感器是所希望的。
发明内容
本发明的目的是至少部分地解决常规技术中的问题。根据本发明的一个方面，角度检测装置包括(1)水平轴线旋转体，该水平轴线旋转体包括旋转轴，该旋转轴沿平行于壳体构件的水平面的旋转轴方向由壳体构件支承在壳体构件内；处于不同于旋转轴位置的位置的重心；和形成在水平轴线旋转体的外周向表面上的对角线，该外周向表面是沿绕水平轴线旋转体的旋转轴线的周向形成的周向表面， 当外周向表面沿绕旋转轴线的周向展开成平面时，对角线与垂直于绕旋转轴线的周向方向的宽度方向相交；和( 成像传感器，该成像传感器包括成像元件组，该成像元件组是沿排列方向排列在至少一列中的多个成像元件，该排列方向是排列多个成像元件的方向，该排列方向平行于旋转轴方向，该成像传感器在壳体构件内与外周向表面相对地固定到壳体构件，其中，当从成像传感器朝向旋转轴观察外周向表面时，成像元件组与对角线相交，并且
4当从旋转轴观察时，作为相交的位置的相交位置随着壳体构件绕旋转轴线的旋转而改变。当结合附图考虑时，通过阅读本发明的当前优选的实施例的以下详细描述，将更好地理解本发明的上述和其它目标、特征、优点与技术和工业意义。
图1是根据第一实施例的角度检测装置的外形的透视图；图2是角度检测装置的外形的侧视图；图3是对角线形成部分的外周向表面的外形的图；图4是成像传感器的外形的仰视图；图5是角度检测装置的使用模式的方块图；图6A到6C是倾斜角度是0度的情况的说明图；图7A到7C是倾斜角度是45度的情况的说明图；图8A到8C是倾斜角度是90度的情况的说明图；图9A到9C是倾斜角度是-45度的情况的说明图；图IOA到IOC是倾斜角度是-90度的情况的说明图；图11是表示沿排列方向的成像元件的布置位置和倾斜角度之间的关系的曲线图；图12是根据第二实施例的图像读取设备的外形的侧视图；图13A和1 是表示成像单元、校准片材和水平轴线旋转体之间的示意性位置关系的图；图14是图像读取设备的示意性操作程序的流程图；图15是倾斜角度是0度的情况的说明图；图16是倾斜角度是45度的情况的说明图；图17是倾斜角度是90度的情况的说明图；图18是倾斜角度是-45度的情况的说明图；图19是倾斜角度是-90度的情况的说明图；并且图20是表示驱动马达的所需扭矩和倾斜角度之间的关系的曲线图。
具体实施例方式下面将参考附图详细说明根据本发明的角度检测装置和图像读取设备的实施例。 应当注意，本发明不受以下实施例限制。下面将说明根据第一实施例的角度检测装置。图1是根据第一实施例的角度检测装置的外形的透视图。图2是角度检测装置的外形的侧视图。角度检测装置1检测要被测量的对象相对于水平面的倾斜角度。角度检测装置1包括壳体构件10、水平轴线旋转体11 和成像传感器12。壳体构件10是要被测量的对象。壳体构件10至少容纳水平轴线旋转体11和成像传感器12，并且形成为例如矩形箱。在第一实施例中，壳体构件10容纳水平轴线旋转体 11和成像传感器12。水平轴线旋转体11用于检测壳体构件10相对于水平面的倾斜角度度。水平轴线旋转体11布置在壳体构件10内。水平轴线旋转体11包括旋转轴11a，其旋转轴方向平行于壳体构件10的水平面，并且旋转轴Ila由壳体构件10支承。水平轴线旋转体11构造成使得当从旋转轴方向观察时其形状和用于它的材料的密度的至少一个不与旋转轴的位置点对称，并且这引起重心的位置不同于旋转轴的位置。图1和2中的字母“G”代表水平轴线旋转体11的重心。水平轴线旋转体11具有沿其外部周向表面“S”形成的对角线“d”。这里提及的外部周向表面“S”是沿绕水平轴线旋转体11的旋转轴线的周向形成的周向表面。在水平轴线旋转体11的外周向表面“S”沿绕水平轴线旋转体11的旋转轴线的周向方向展开成平面的状态下，这里提及的对角线“d”代表与宽度方向相交的线段，该宽度方向是垂直于围绕水平轴线旋转体11的旋转轴线的周向的方向。然而，对角线“d”不包括垂直于宽度方向的那些线段。在水平轴线旋转体11的外周向表面“S”沿绕水平轴线旋转体11的旋转轴线的周向展开成平面的状态下，对角线“d”是沿与绕该旋转轴线的周向和宽度方向相交的方向延伸的线段。下面，水平轴线旋转体11的外周向表面“S”沿绕水平轴线旋转体11的旋转轴线的周向展开成平面的状态称为“平面展开状态”。这里，下面将说明水平轴线旋转体11的一个例子。根据第一实施例的水平轴线旋转体11包括旋转轴11a、对角线形成部分110、臂部分111和重物部分112。对角线形成部分110在第一实施例中是半圆形柱体。对角线形成部分110包括底面110a、水平平面部分IlOb和外周向表面“S”。底面IlOa是对角线形成部分110的半圆形平面。底面IlOa相对于壳体构件10的水平面垂直布置。水平平面部分IlOb是不同于对角线形成部分110的底面IlOa的平面，或者是矩形平面。水平平面部分IlOb布置成通过后面说明的重物部分112平行于壳体构件10的水平面。外周向表面“S”是对角线形成部分110的周向表面部分。在对角线形成部分110中，旋转轴Ila设置在一位置中，该位置是底面IlOa和半圆形横截面中的圆弧部分的曲率中心，该半圆形横截面是平行于底面IlOa的对角线形成部分110的横截面。旋转轴Ila从底面IlOa向着沿轴方向与水平平面部分IlOb的中间部分相对的侧部突出，并且突出部分由壳体构件10支承。旋转轴Ila布置在是底面IlOa和半圆形横截面中的圆弧部分的曲率中心的位置中，并且因此，即使引起对角线形成部分110 和后面说明的成像传感器12绕水平轴线旋转体11的旋转轴线相对旋转，对角线形成部分 110的外周向表面“S”和成像传感器12之间的距离也保持恒定。图3是对角线形成部分的外周向表面的外形的图。在图3中，(a)是代表对角线形成部分Iio的外周向表面“S”的平面展开状态的图，并且(b)是对角线形成部分110的外周向表面“S”的俯视图。如图3的(a)中描绘的，在外周向表面“S”的平面展开状态中，对角线“d”是对角的。如图3的(a)和(b)中描绘的，对角线“d”形成在非形成区域中(该非形成区域是不形成对角线“d”的外周向表面“S”的一部分)，并且通过例如设置不同颜色、使设置的颜色的密度不同、或提供诸如凹部和突起的不规则形状而形成。至于如以上述方式形成的对角线“d”，作为位于对角线“d”的中心的点的中心点通过重物部分112位于旋转轴Ila的竖直上方。臂部分111连接对角线形成部分110和重物部分112。臂部分111在第一实施例中形成为矩形柱状。臂部分111在第一实施例中布置在水平平面部分IIOb的中心部分。臂部分111相对于水平平面部分IlOb垂直布置。臂部分111与水平平面部分IlOb整体形成。因此，当壳体构件10和水平轴线旋转体11相对于彼此相对旋转时，作为一个单元的臂部分111和对角线形成部分110相对于壳体构件10相对旋转。重物部分112用于将水平轴线旋转体11的姿势维持到相对旋转前的姿势，即使壳体构件10和水平轴线旋转体11绕水平轴线旋转体11的旋转轴线相对旋转。重物部分 112在第一实施例中形成为圆柱状，并且其轴方向平行于旋转轴11a。重物部分112的周向表面上的沿轴方向的中间部分与臂部分111的与对角线形成部分110相对的一部分连接。 重物部分112与臂部分111整体形成，并且因此，当壳体构件10和水平轴线旋转体11相对彼此相对旋转时，作为一个单元的对角线形成部分110和臂部分111相对壳体构件10相对旋转。重物部分112设置成相对于对角线形成部分110具有大的质量。因为这个原因，水平轴线旋转体11的重心的位置被设置到相对于水平平面部分IlOb的外周向表面“S”的相对侧。在第一实施例中，水平轴线旋转体11的重心的位置被设置在旋转轴Ila和重物部分 112之间或臂部分111上。因此，重物部分112将水平轴线旋转体11的姿势维持为重物部分112位于旋转轴Ila的竖直下方的姿势，而与壳体构件10和水平轴线旋转体11是否相对旋转无关。这里，重物部分112位于旋转轴Ila的竖直下方并且臂部分111相对于水平平面部分IlOb垂直布置，这引起水平平面部分IlOb维持在平行于壳体构件10的水平面的状态中。换句话说，水平平面部分IlOb由重物部分112维持在平行于壳体构件10的水平面的状态中。此外，因为这个原因，外周向表面“S”上的对角线“d”的中心点位于旋转轴Ila的竖直上方。换句话说，保持外周向表面“S”上的对角线“d”的中心点位于“相对于水平面的竖直平面”上的状态。这里提及的相对于水平面的竖直平面代表包括旋转轴Ila和相对于壳体构件10的水平面垂直的平面。因此，在角度检测装置1中，当从成像传感器12朝向旋转轴Ila观察对角线形成部分Iio的外周向表面“S”时，作为后面说明的成像元件组1 和对角线d相交的位置的相交位置随着壳体构件10绕旋转轴线的旋转而改变(当从旋转轴Ila观察时)。成像传感器12拾取形成在水平轴线旋转体11的外周向表面“S”上的对角线“d” 的图像。图4是成像传感器的外形的仰视图。如图4中描绘的，成像传感器12包括成像元件组12a。成像元件组1 是排列在至少一列中的多个成像元件120。在第一实施例中，多个成像元件120是排列在一列中。成像传感器12布置在壳体构件10内。成像传感器12 构造成使得多个成像元件120的排列方向平行于水平轴线旋转体11的旋转轴方向，并且与对角线形成部分110的外周向表面“S”相对且固定到壳体构件10。这里提及的排列方向代表成像元件120排列在至少一列中的方向。当从成像传感器12向着旋转轴Ila观察对角线形成部分110的外周向表面“S” 时，成像元件组12a与对角线“d”相交。布置在成像传感器12中的各成像元件120的至少一个处于用于成像对角线“d”的备用状态。在第一实施例中，在壳体构件10保持在水平面中时，成像元件组1 位于相对于水平面的竖直平面上。在第一实施例中，在壳体构件10 保持在水平面中时，对角线“d”的中心点的图像被成像元件120中的位于排列方向的重心的成像元件120或最靠近排列方向的中心的成像元件120拾取。当对角线形成部分110的外周向表面“S”的图像被成像传感器12拾取时，来自对
7角线形成部分110的外周向表面“S”的光入射在成像传感器12的各成像元件120上。因此，对应于读取区域的每一次曝光的拾取的图像信号从成像传感器12的成像元件120的每一个被输出。成像传感器12由从成像元件120的每一个输出的每一次曝光的拾取图像信号产生用于每一个主扫描方向的行数据并输出行数据。为了由成像传感器12拾取对角线形成部分110的外周向表面“S”的图像，例如， 光源仅仅布置在成像传感器12附近。该光源例如是LED，该LED通过光引导板漫射发出光并且沿水平轴线旋转体11的旋转轴方向向着水平轴线旋转体11的外周向表面“S”发出线性光。因此，LED根据来自后面说明的控制装置Ic的打开指令而打开。此外，为了由成像传感器12拾取对角线形成部分110的外周向表面“S”的图像，例如，外部光可以被引入壳体构件10并且被水平轴线旋转体11的外周向表面“S”反射。在这些情况中，是被对角线形成部分110的外周边表面“S”反射的光的反射光被入射到成像传感器12的各成像元件 120。此外，为了由成像传感器12拾取对角线形成部分110的外周向表面“S”的图像， 例如，可以通过从对角线形成部分110发出光而从外周向表面“S”辐射光，并且可以根据来自控制装置Ic的打开指令执行照明。如上所述的角度检测装置1基于从控制装置Ic接收的角检测开始信号进行操作。图5是角度检测装置的使用模式的方块图。在角度检测装置1中，成像传感器12 连接到图像处理装置la。基于从角度检测装置1的成像传感器12输出的行数据，图像处理装置Ia沿外周向表面“S”的宽度方向通过成像传感器12从对角线形成部分110的外周向表面“S”的线性拾取图像提取具有局部不同密度的部分。更具体地，基于从角度检测装置 1的成像传感器12输出的行数据，图像处理装置Ia检测通过成像传感器12沿外周向表面 “S”的宽度方向从对角线形成部分110的外周向表面“S”的线性拾取图像拾取对角线“d” 的图像的地方。然后，图像处理装置Ia从沿外周向表面“S”的宽度方向的对角线“d”的检测到的成像部分确定壳体构件10相对于水平面的倾斜角度。通过对外周向表面“S”通过成像传感器12的每一个成像进行计算，图像处理装置Ia可确定壳体构件10相对于水平面的倾斜角度。此外，图像处理装置Ia可通过参考例如LUT (查询表)的映射表而确定壳体构件10相对于水平面的倾斜角度，在该映射表中预先存储了沿外周向表面“S”的宽度方向由成像传感器12检测的对角线“d”的图像拾取部分和壳体构件10相对于水平面的倾斜角度之间的相互关系。由图像处理装置Ia确定的壳体构件10相对于水平面的倾斜角度被输出到检测结果输出目的地lb。图像处理装置Ia基于从控制装置Ic接收的图像处理信号进行操作。此外，角度检测装置1的成像传感器12连接到控制装置lc。换句话说，控制装置 Ic控制角度检测装置1和图像处理装置la。接下来，下面将说明根据第一实施例的角度检测装置1的操作。首先，控制装置Ic引起角度检测装置1的成像传感器12拾取对角线“d”的图像。 控制装置Ic当输出角度检测开始信号到角度检测装置1时引起角度检测装置1的成像传感器12开始对对角线形成部分110的线性成像区域进行成像。当从成像传感器12向着水平轴线旋转体11的旋转轴位置观察对角线形成部分110的外周向表面“S”时，在壳体构件 10保持在水平面中时，成像元件组1 和对角线“d”之间的相交位置是沿成像元件120的排列方向的成像元件120的中心位置。当壳体构件10绕水平轴线旋转体11的旋转轴线从这个状态倾斜到周向方向的一侧时，成像元件组1 和对角线“d”之间的相交位置根据壳体构件10相对于水平面的倾斜角度而从成像元件120的中心位置移位到排列方向的一侧。 当壳体构件10倾斜到另一侧时，相交位置从成像元件120的中心位置移位到排列方向的另一侧。当引起角度检测装置1的成像传感器12拾取对角线“d”的图像时，控制装置Ic 通过图像处理装置Ia引起成像传感器12将成像传感器12的检测结果输出到检测结果输出目的地lb。如果壳体构件10相对于水平面的倾斜角度不是0度，则成像元件组1 和对角线“d”之间的相交位置沿排列方向从成像元件120的中心位置移位，这引起成像元件 120中检测对角线“d”的成像元件120的模式变得不同。更具体地，如果壳体构件10相对于水平面的倾斜角度不是0度，则成像元件组1 和对角线“d”之间的相交位置沿排列方向从成像元件120的中心位置移位，并且因此，如果对角线“d”被一个成像元件120检测， 则已经检测到对角线“d”的成像元件120的位置变得不同，或者如果对角线“d”被多个成像元件120检测，则其组合变得不同。因此，对应于用于对角线形成部分110的外周向表面 “S”的线性拾取图像的是成像传感器12的输出结果的行数据根据壳体构件10相对于水平面的倾斜角度而变得不同。简而言之，角度检测装置1能够检测壳体构件10相对于水平面的倾斜角度。接下来，下面将通过例示五个成像元件120布置在成像传感器12中的情况来说明角度检测装置1的具体操作。接下来，为了说明的方便，假定诸如成像元件120a、120b、 120c、120d和120e的五个成像元件120沿排列方向以相等的间隔连续排列。图6A到6C是倾斜角度是0度的情况的说明图。下面，在第一实施例中，壳体构件10相对于水平面的倾斜角度当壳体构件10在纸平面上顺时针旋转时是正角，并且当壳体构件10在纸平面上逆时针旋转时是负角。如图6A到6C中描绘的，当壳体构件10相对于水平面的倾斜角度是0度时，对角线“d”的中心点和成像元件组12a位于相对于水平面的竖直平面上。在线性成像区域中的对角线“d”的图像被位于排列方向的中心的成像元件 120c拾取。线性成像区域中的非形成区域“即”被成像元件120a、120b、120d和120e成像。 行数据从来自成像元件120a、120b、120c、120d和120e的输出信号变成例如“ 11011”。图7A到7C是倾斜角度是45度的情况的说明图。如图7A到7C中描绘的，当壳体构件10相对于水平面的倾斜角度是45度时，成像元件组1 基于相对于水平面的竖直平面顺时针运动。如图7B和7C中描绘的，线性成像区域中的对角线“d”被成像元件120d成像，该成像元件120d位于从排列方向的中心处的成像元件120c移位一个成像元件的位置。 线性成像区域中的非形成区域“ap”被成像元件120a、120b、120c和120e成像。行数据从来自成像元件120a、120b、120c、120d和120e的输出信号变成例如“ 11101”。图8A到8C是倾斜角度是90度的情况的说明图。如图8A到8C中描绘的，当壳体构件10相对于水平面的倾斜角度是90度时，与壳体构件10相对于水平面的倾斜角度是45 度的情况相比，成像元件组1 基于相对于水平面的竖直平面进一步顺时针运动。如图8B 和8C中描绘的，线性成像区域中的对角线“d”被成像元件120e成像，该成像元件120e位于从排列方向的中心处的成像元件120c移位两个成像元件的位置。线性成像区域中的非形成区域“ap”被成像元件120a、120b、120c和120d成像。行数据从来自成像元件120a、120b、120c、120d和120e的输出信号变成例如“ 11110”。图9A到9C是倾斜角度是-45的情况的说明图。如图9A到9C中描绘的，当壳体构件10相对于水平面的倾斜角度是-45度时，成像元件组1 基于相对于水平面的竖直平面逆时针运动。如图9B和9C中描绘的，线性成像区域中的对角线“d”被成像元件120b成像，该成像元件120b位于从排列方向的中心处的成像元件120c移位一个成像元件的位置。 线性成像区域中的非形成区域“ap”被成像元件120a、120c、120d和120e成像。行数据从来自成像元件120a、120b、120c、120d和120e的输出信号变成例如“ 10111”。图IOA到IOC是倾斜角度是-90的情况的说明图。如图IOA到IOC中描绘的，当壳体构件10相对于水平面的倾斜角度是-90度时，与壳体构件10相对于水平面的倾斜角度是-45的情况相比，成像元件组1 基于相对于水平面的竖直平面进一步逆时针运动。 线性成像区域中的对角线“d”被成像元件120a成像，该成像元件120a位于从排列方向的中心处的成像元件120c位移两个成像元件的位置。线性成像区域中的非形成区域“即”被成像元件120b、120c、120d和120e成像。行数据从来自成像元件120a、120b、120c、120d和 120e的输出信号变成例如“01111”。图11是表示沿排列方向的成像元件的布置位置和倾斜角度之间的关系的曲线。 如图11中描绘的，基于与壳体构件10相对于水平面的倾斜角度的从-90度到90的变化关联的来自成像元件120的输出信号，各检测对角线“d”的成像元件120的位置被标出以绘制曲线。绘制出的曲线是具有斜度的直线。更具体地，角度检测装置1能够输出对应于壳体构件10相对于水平面的倾斜角度的信号。就是说，角度检测装置1能够检测壳体构件10 相对于水平面的倾斜角度。至此已经说明了根据第一实施例的角度检测装置1，然而，水平轴线旋转体11的重心的位置可以不位于臂部分111。例如，水平轴线旋转体11的重心的位置可以位于对角线形成部分110上。在这种情况下，在壳体构件保持在水平面中时，成像传感器12仅仅根据水平轴线旋转体11的姿势改变到壳体构件10的固定位置。更具体地，在壳体构件保持在水平面中时，成像传感器12的成像元件组1 仅仅面对对角线形成部分110的外周向表面“S”并且与旋转轴Ila和对角线“d”的中心点布置在相同平面上。当对角线“d”被沿宽度方向连续布置的成像元件120检测时，从连续的成像元件 120输出的拾取的图像信号变成每一个都在检测值和非检测值之间的中间值。这里提及的检测值代表当成像元件120单独检测到对角线d时成像的信号的值，并且非检测值是当成像元件120未检测到对角线“d”时拾取的图像信号的值。这些中间值被图像处理装置Ia 校正并且所有校正值被看作检测值，并且当输出中间值的成像元件120的每一个单独检测对角线“d”并且将平均值看作实际倾斜角度时，检测结果输出目的地Ib确定倾斜角度的平均值。下面将说明根据第二实施例的图像读取设备。图12是根据第二实施例的图像读取设备的外形的侧视图。图像读取设备2在传送片状介质“P”时拾取片状介质“P”的图像。 下面，片状介质“P”简称为“介质P”。图像读取设备2包括角度检测装置1、传送辊20、成像单元21、校准片材22和控制装置23。在第二实施例中，角度检测装置1的壳体构件10是图像读取设备2的设备本体 24。设备本体M容纳布置在图像读取设备2中的部件，诸如第二实施例中的传送辊20、成像单元21、控制装置23和校准片材22。传送辊20传送介质“P”。传送辊20在第二实施例中包括是辊对的供纸辊201和是辊对的出纸辊202。供纸辊201是沿传送方向布置在最上游的传送辊20，并且将从供纸盘加插入到设备本体M中的介质“P”传送到介质P被成像单元21成像的位置。这里提及的传送方向是传送介质“P”的方向。下面，介质“P”被成像单元21成像的位置简称为“成像位置”。在第二实施例中，供纸辊201是包括旋转轴线布置成在传送路径下方的驱动辊201a和旋转轴线布置成在传送路径上方的从动辊201b的辊对。在第二实施例中，从动辊201b跨越传送路径与驱动辊201a相对并且布置成使得它能够接触驱动辊201a。在第二实施例中，从动辊201b被支承成压在进入驱动辊201a和从动辊201b之间的空间的介质“P”的纸平面上。在第二实施例中，当介质“P”不进入驱动辊201a和从动辊 201b之间的空间时，从动辊201b的外周向表面与驱动辊201a的外周向表面接触。驱动辊 201a接触已经进入从动辊201b和驱动辊201a之间的空间的介质“P”，并且通过由后面说明的驱动系统引起的驱动辊201a的旋转沿传送方向传送介质“P”。出纸辊202是沿传送方向布置在最下游的传送辊20，并且把由成像单元21成像的介质“P”从设备本体M排出到出纸盘2b或到外部。出纸辊202是辊对，该辊对在第二实施例中包括旋转轴线布置成在传送路径下方的驱动辊20 和旋转轴线布置成在传送路径上方的从动辊202b。驱动辊20 和从动辊202b之间的关系与驱动辊201a和从动辊201b 之间的关系相同，并且因此省略其说明。驱动辊201a和驱动辊20 被驱动系统(未示出)旋转。驱动系统设置有例如驱动马达和驱动力传输装置。该驱动马达是例如步进马达。驱动马达由从控制装置23供应的电力驱动。例如，驱动马达由从控制装置23发出的脉冲信号驱动。这允许驱动马达通过驱动力传输装置使驱动辊201a和驱动辊20 旋转(在图12中为顺时针)。在第二实施例中，布置的供纸辊201和出纸辊202之间的间隔是由供纸辊201沿传送方向送出的介质“P”的前端能够无误地达到出纸辊202的距离，即介质“P”可在供纸辊201和出纸辊202之间无误地传递的距离。通过由控制装置23供应电力到驱动马达，由驱动力传输装置驱动如上所述的传送辊20，即供纸辊201和出纸辊202。成像单元21是成像装置。成像单元21拾取由传送辊20传送的介质“P”的图像。 在第二实施例中，成像单元21沿传送方向布置在供纸辊201和出纸辊202之间。在第二实施例中，一个成像单元21布置成相对于传送路径与布置驱动辊201a和驱动辊20 的那侧相对，或者在传送路径上方，并且成像单元21面向传送路径。一个成像单元21可以布置在相对于传送路径的上方并且另一个成像单元21布置在相对于传送路径的下方，使得介质 “P”的两侧上的图像能够被拾取。成像单元21包括光源211和成像传感器212。光源211布置成例如沿传送方向靠近成像传感器212，并且在第二实施例中布置在成像传感器212的上游侧。光源211是例如LED，该LED通过光引导板(未示出)散射发出光并且沿主扫描方向向着传送辊20传动的介质“P”发出线性光，并且根据从控制装置 23接收的光打开指令而打开。
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成像传感器212包括多个成像元件。在第二实施例中，成像传感器212包括例如多个CXD (电荷耦合装置)。此外，成像传感器212可包括例如多个CMOS类型的成像元件。 布置在成像传感器212中的成像元件沿主扫描方向排列成行。在成像传感器212中，沿主扫描方向的多个成像元件形成的宽度设置成大于沿主扫描方向的角度检测装置1的对角线形成部分110的宽度和沿主扫描方向的以后说明的校准片材22的宽度的总和的宽度。成像传感器212布置在上反射光的光轴上，该反射光是从光源211发出并且被对角线形成部分110的外周向表面“S”、校准片材22或者被传送辊20传送的介质“P”反射的光。在光源 211打开时，传送辊20沿传送方向传送介质“P”，使得成像传感器212扫描读取区域，该读取区域是包括介质“P”的所有区域的区域。因此，当传送辊20沿传送方向向着成像位置传送介质“P”时，或者在介质“P”的扫描期间，是从光源211发出并且被对角线形成部分110 的外周向表面“S”、校准片材22或者被介质“P”反射的光的反射光入射在成像传感器212 的成像元件上。因此，从成像传感器212的成像元件的每一个输出对应于读取区域的每一次曝光的拾取的图像信号。成像传感器212根据从成像元件的每一个输出的每一次曝光的拾取图像信号产生每个主扫描方向的行数据，并且输出产生的行数据。如上所述，成像传感器212基于从介质“P”反射的反射光拾取介质“P”的图像，该介质“P”被传送辊20向着成像位置传送。成像传感器212根据来自控制装置23的成像指令拾取介质“P”的图像。校准片材22更新校正基准值，当校正由成像单元21拾取的图像时，该校正基准值作为基准。拾取的图像是至少包括传送辊20传送的介质“P”的介质拾取图像的图像。在第二实施例中，校准片材22更新当校正成像的图像数据时变成基准的基准数据。这里提及的拾取的图像数据是至少包括对应于传送辊20传送的介质“P”的介质拾取图像的介质图像数据的数据。这里提及的基准数据具体代表白基准数据和黑基准数据，白基准数据和黑基准数据的每一个是具有为成像传感器212的成像元件的每一个校正的校正基准值的数据。校准片材22沿传送方向布置在驱动辊201a和驱动辊20 之间。校准片材22跨越传送路径与成像单元21相对，并且布置在从成像单元21的光源211发出的光的光轴上。 在第二实施例中，校准片材22由图像读取设备2的设备本体M支承。校准片材22沿主扫描方向的宽度设置为大于介质“P”的宽度的宽度，该介质“P”的宽度是能够被图像读取设备2扫描的介质“P”中沿主扫描方向最大的。因此，当成像单元21扫描介质“P”时，校准片材22的一部分与介质“P” 一起被扫描。图13A和1 是表示成像单元、校准片材和水平轴线旋转体之间的示意性位置关系的图。图13A是示意性地示出成像单元21、校准片材22和水平轴线旋转体11之间的位置关系的顶视图。图13B是当沿传送方向观察时成像单元21、校准片材22和水平轴线旋转体11之间的示意性位置关系时的前视图。如图13A和13B中描绘的，校准片材22是矩形片材，其纵向方向设定为主扫描方向，并且其片材面布置成与成像单元21的成像传感器 212相对。在角度检测装置1中，水平轴线旋转体11的旋转轴Ila设置成平行于设备本体M 的水平面并且设置成沿着是垂直于传送方向的方向的主扫描方向。旋转轴Ila由设备本体 24支承。角度检测装置1相对于校准片材22沿主扫描方向连续地布置。在第二实施例中，角度检测装置1的水平轴线旋转体11和成像传感器12相对于校准片材22沿主扫描方向连续地布置。在第二实施例中，水平轴线旋转体11布置在相对于传送路径的下方。成像单元21、校准片材22和水平轴线旋转体11具有如上所述的位置关系，并且成像传感器212的成像元件位于相对于水平面的竖直平面上。在第二实施例中，角度检测装置1的成像元件组1 是布置在成像单元21的成像传感器212中的成像元件的一部分。 成像元件组12a的成像元件120是成像传感器12中的成像元件中与对角线形成部分110 的外周向表面“S”相对的那些成像元件。例如，当布置在成像单元21的成像传感器212中的成像元件沿主扫描方向排列成三列时，成像元件组12a的成像元件120沿主扫描方向排列成三列。例如，当布置在成像单元21的成像传感器212中的成像元件沿主扫描方向排列成一列时，成像元件组12a的各成像元件120沿主扫描方向排列成一列。控制装置23控制传送辊20和成像单元21。接下来，下面将说明根据第二实施例的图像读取设备2的操作。控制装置23的特征在于，基于角度检测装置1的检测结果的与通过传送辊20的介质“P”的传送相关的物理量的改变。在第二实施例中，与通过传送辊20的介质“P”的传送相关的物理量是送出力，该送出力是由传送辊20朝向传送方向送出介质“P”的力。图14是图像读取设备的示意性操作程序的流程图。如图14中描绘的，首先，当图像读取设备2的电力从关切换到开时，控制装置23在扫描时使成像装置拾取对角线“d”的图像(步骤Si)。更具体地，控制装置23在预拉入控制时或者在开始扫描的同时使成像单元21的光源211和成像元件组1 拾取对角线“d”的图像。预拉入控制在这里是指，当图像读取设备2的电力已经从关切换到开并且在压下扫描按钮(未示出)之前已经基于介质检测传感器(未示出)的检测结果确定介质“P”被插入到设备本体M中时，通过由控制装置23供应电力到驱动马达以旋转驱动辊201a，使驱动辊201a和从动辊201b保持沿传送方向插入到设备本体M中的介质“P”的前端。接下来，控制装置23根据对角线“d”和成像元件组1 之间的相交位置输入成像装置的检测结果(步骤S2)。更具体地，控制装置23 根据对角线“d”和成像元件组1 之间的相交位置输入成像单元21的成像元件组12a的检测结果。接下来，控制装置23基于成像装置的检测结果改变与介质“P”的传送相关的物理量(步骤S3)。更具体地，控制装置23基于成像单元21的成像元件组12a的检测结果改变与介质“P”的传送相关的物理量，或者在第二实施例中，改变送出力，该送出力是由传送辊20向着传送方向送出介质“P”的力。更具体地说，基于角度检测装置1的检测结果或基于成像元件组12a的检测结果，通过倾斜角度该变量的增加(倾斜角度变化量是相对于水平面的图像读取设备2的设备本体M的倾斜角度的变化量)，控制装置23减小通过传送辊 20的介质“P”的送出力。然后，当基于成像装置的检测结果改变与介质“P”的传送相关的物理量时，控制装置23将与介质“P”的传送相关的物理量维持到在步骤S3处改变的物理量，直到角度检测装置1的检测结果中出现变化(结束)。接下来，下面将说明图像读取设备2的具体操作。图15是倾斜角度是0度的情况的说明图。下面，在第二实施例中，设备本体对相对于水平面的倾斜角度当设备本体M在纸平面上顺时针旋转时是正角，并且当设备本体 M在纸平面上逆时针旋转时是负角。如图15的(a)中描绘的，当设备本体M相对于水平面的倾斜角度是0度时，如第一实施例中说明的，从成像元件组1 输出的行数据变成例如“11011”。如图15的(b)中描绘的，被认为是由传送辊20向着传送方向传送介质“P”所需的最小值的送出力“F”表达为F = Fa+Fb (其中 Fa = μ McosO° , Fb = Α)“！^”通过用摩擦系数μ乘传送辊20的自身重量M的竖直分量的拖力而获得，并且是在传送辊20和介质“P”之间起作用的静态摩擦力。这里提及的垂直方向是相对于与传送辊接触的介质“P”的面的垂直方向。“冊”是由传送辊20施加到介质“P”的压力“Α”。图16是倾斜角度是45度的情况的说明图。如图16的(a)中描绘的，当设备本体 M相对于水平面的倾斜角度是45度时，如第一实施例中说明的，从成像元件组1 输出的行数据变成例如“11101”。如图16的(b)中描绘的，认为是由传送辊20向着传送方向传送介质P所需的最小值的送出力“F”表达为F = Fa+Fb (其中 Fa = μ Mcos45° , Fb = A)图17是倾斜角度是90度的情况的说明图。如图17的(a)中描绘的，当设备本体 M相对于水平面的倾斜角度是90度时，如第一实施例中说明的，从成像元件组1 输出的行数据变成例如“11110”。如图17的(b)中描绘的，认为是由传送辊20向着传送方向传送介质“P”所需的最小值的送出力“F”表达为F = Fa+Fb (其中 Fa = μ Mcos90° , Fb = A)图18是倾斜角度是-45度的情况的说明图。如图18的(a)中描绘的，当设备本体M相对于水平面的倾斜角度是-45度时，如第一实施例中说明的，从成像元件组1 输出的行数据变成例如“10111”。如图18的(b)中描绘的，认为是由传送辊20向着传送方向传送介质“P”所需的最小值的送出力“F”表达为F = Fa+Fb (其中 Fa = μ Mcos (-45° )，Fb = A)图19是倾斜角度是-90度的情况的说明图。如图19的(a)中描绘的，当设备本体M相对于水平面的倾斜角度是-90度时，从成像元件组1 输出的行数据变成例如 “01111”。如图19的(b)中描绘的，认为是由传送辊20向着传送方向传送介质“P”所需的最小值的送出力“F”表达为F = Fa+Fb (其中 Fa = μ Mcos (-90° )，Fb = A)图20是代表驱动马达的所需扭矩和倾斜角度之间的关系的曲线。如果与设备本体M相对于水平面的倾斜角度从-90到90的变化关联的是由传送辊20沿传送方向传送介质“P”所需的最小值的送出力“F”的值的变化被标出以绘制曲线图，则绘制的曲线图变成正弦曲线。更具体地，如果根据与设备本体M相对于水平面的倾斜角度从-90到90度的变化关联的正弦曲线控制驱动马达的所需扭矩，则控制装置23能够使是由传送辊20沿传送方向传送介质“P”所需的最小值的送出力“F”作用在介质“P”上。因此，控制装置23 基于从角度检测装置1输出的行数据设置驱动马达的所需扭矩，这允许图像读取设备2基于设备本体M相对于水平面的倾斜角度把通过传送辊20的介质“P”的送出力改变到是由传送辊20沿传送方向传送介质“P”所需的最小值的量值。概括地说，当设备本体M相对于水平面的倾斜角度是θ度时，是由传送辊20向着传送方向传送介质P所需的最小值的送出力“F”表达为F = Fa+Fb (其中 Fa = μ Mcos θ °，Fb = A)这里，获得下面(1)到(3)的三个观点。
(1)通过传送辊20的介质“P”的送出力包括在传送辊20和介质“P”之间起作用
的静态摩擦力。(2)静态摩擦力“Fa”随着传送辊20的自身重量“M”的竖直分量Mcos θ °的拖力的增加而增加。(3)传送辊20的自身重量“Μ”的竖直分量M cos θ °的拖力随着沿传送方向相对于水平面的倾斜角度θ的变化量的增加而减小。从(1)到(3)的三个观点发现，是由传送辊20向着传送方向传送介质“P”所需的最小值的送出力“F”随着图像读取设备2的设备本体M的倾斜角度的变化的增加而减小。 基于这个发现，当使用图像读取设备2时，基于角度检测装置1的成像元件组1 的检测结果，如果设备本体M的倾斜角度的变化增加，则控制装置23减小通过传送辊20的介质“P” 的送出力，并且这使得传送辊20的驱动电力能够被节省。此外，基于该发现，因为当使用图像读取设备2时，控制装置23基于由角度检测装置1检测到的设备本体对相对于水平面的倾斜角度控制传送辊20，因此例如方便了通过传送辊20的介质“P”的传送。如上所述，当使用图像读取设备2时，基于角度检测装置1的成像传感器12的检测结果，当设备本体M的倾斜角度变化增加时，控制装置23减小通过传送辊20的介质“P” 的送出力，并且这使得传送辊20的驱动电力能够被节省。因此，电力不会被驱动传送辊20 的驱动马达不必要地消耗。因为这个，所以在图像读取设备2中不需要采取对抗热的新措施和隔音措施。此外，布置在角度检测装置1的成像传感器12中的成像元件组1 是布置在成像单元21的成像传感器212中的成像元件的一部分，并且因此成像单元21拾取形成在水平轴线旋转体11的外周向表面“S”上的对角线“d”的图像。因此，角度检测装置1能够基于成像单元21的成像传感器212的成像结果检测图像读取设备2的设备本体M相对于水平面的倾斜角度。已经说明了根据第二实施例的图像读取设备2。当图像读取设备2不执行扫描时， 控制装置23可引起成像单元21拾取对角线“d”的图像以检测设备本体M相对于水平面的倾斜角度。此外，在图像读取设备2中，已经说明控制装置23用来基于从角度检测装置1输出的行数据设定驱动马达的所需扭矩。然而，代替扭矩，控制装置23可基于从角度检测装置1输出的行数据设定传送辊20对介质“P”的压力。为了改变传送辊20对介质“P”的压力，唯一必要的是在图像读取设备2中进一步设置旋转轴位置改变装置。这里提及的旋转轴位置改变装置是能够根据从控制装置23接收的旋转轴位置改变信号改变传送路径和传送辊20的旋转轴之间的距离的装置。这样，在图像读取设备2中，控制装置23基于从角度检测装置1输出的行数据设定传送辊20对介质“P”的压力，并且因此可以基于设备本体M 相对于水平面的倾斜角度把通过传送辊20的介质“P”的送出力设定到是由传送辊20向着传送方向传送介质“P”所需的最小值的量值。根据第二实施例的图像读取设备2设置有校准片材22，但图像读取设备2可以设置有背衬部分而不是校准片材22。背衬部分用来使边缘图像成为固定图像以便从拾取图像切出介质成像图像，该拾取图像包括由传送辊20传送的介质“P”的介质拾取图像和介质
15拾取图像周围的边缘图像。边缘图像是由成像单元21拾取的图像。更具体地，背衬部分用来使边缘图像数据成为一批恒定值的数据，以从拾取图像数据切出介质图像数据，该拾取图像数据包括对应于由传送辊20传送的介质“P”的介质拾取图像的介质图像数据和对应于介质拾取图像周围的边缘图像的边缘图像数据。当根据第二实施例的图像读取设备2设置有背衬部分时，成像单元21包括沿主扫描方向排列的多个成像元件，使得沿主扫面方向的读取宽度宽于作为读取对象的介质“P”的沿主扫描方向的宽度。背衬部分仅仅是片状或板状的。此外，如下的背衬部分的状态优选地与校准片材22相同背衬部分的布置位置、 沿主扫描方向的背衬部分的宽度、入射在背衬部分上的光和被背衬部分反射的光之间的关系、背衬部分相对于成像单元21和水平轴线旋转体11的位置关系，等等。更具体地，当根据第二实施例的图像读取设备2设置有背衬部分时，角度检测装置1相对于背衬部分沿主扫描方向连续地布置，旋转轴方向被设置成平行于主扫描方向，并且角度检测装置1的成像元件组1 是布置在成像单元21的成像传感器212中的多个成像元件的一部分。此外， 在根据第二实施例的图像读取设备2中，校准片材22可具有背衬部分的功能。即使在上述情况中，也可获得与根据第二实施例的图像读取设备2的那些相同的效果。已经在第一实施例的角度检测装置1应用于根据第二实施例的图像读取设备2的情况下对其进行了说明，但诸如旋转编码器或三轴陀螺传感器的通常已知的角传感器可以替代地应用于它。在这里，如果三轴陀螺传感器应用于图像读取设备2，则图像读取设备2 能够基于沿设备本体M相对于水平面的各种方向的倾斜角度改变与通过传送辊20的介质 “P”的传送相关的物理量。如上所述，角度检测装置1应用于图像读取设备2，并且这允许图像读取设备2检测设备本体M相对于水平面的倾斜角度。根据本发明的实施例，水平轴线旋转体的重心总是位于旋转轴的竖直下方，并且即使壳体构件相对于水平面的倾斜角度改变，姿势也不改变。当壳体构件相对于水平面的倾斜角度改变时，成像传感器在保持与水平轴线旋转体的外周向表面相对的同时与壳体构件一起倾斜。更具体地，当壳体构件相对于水平面的倾斜角度改变时，在当从水平轴线旋转体的旋转轴线观察时成像传感器与水平轴线旋转体的外周向表面相对的状态中，成像传感器绕水平轴线旋转体的轴线旋转与壳体构件相对于水平面的倾斜角度相同的角度。此时， 如果从成像传感器向着水平轴线旋转体的旋转轴线观察水平轴线旋转体的外周向表面，相交位置根据壳体构件相对于水平面的倾斜角度沿多个成像元件的排列方向移位。这导致根据壳体构件相对于水平面的倾斜角度的成像传感器的不同的输出结果。因此，可以检测壳体构件相对于水平面的倾斜角度。如从上面看到的，可以通过新的构造来检测要被测量的对象相对于水平面的倾斜角度。此外，根据本发明的实施例，可以将角度检测装置应用于图像读取设备并且这允许图像读取设备的设备本体相对于水平面的倾斜角度的检测。此外，根据本发明的实施例， 当使用图像读取设备时，控制装置能够根据设备本体相对于水平面的倾斜角度改变与通过传送辊的片状介质的传送相关的物理量。更具体地，例如，当使用图像读取设备时，控制装置基于角度检测装置的检测结果，随着设备本体的倾斜角度变化量的增加而减小通过传送辊的片状介质的送出力。因此，当使用图像读取设备时，如果设备本体的倾斜角度变化量增加，则控制装置基于角度检测装置的检测结果减小通过传送辊的片状介质的送出力，并且这使得传送辊的驱动电力能够被节省。如上所述，基于角度检测装置的检测结果，可以节省传送辊的驱动电力。 虽然已经参考具体实施例描述了本发明以便完全和清楚的公开，但所附权利要求不因此受限制，而是被解释为包括完全落在这里阐述的基本教导内的本领域技术人员可想到的所有改进型和替代构造。
权利要求
1.一种角度检测装置，包括水平轴线旋转体，该水平轴线旋转体包括旋转轴，该旋转轴沿平行于壳体构件的水平面的旋转轴方向被所述壳体构件支承在所述壳体构件内；重心，该重心处于的位置不同于旋转轴的位置；和对角线，该对角线形成在所述水平轴线旋转体的外周向表面上，该外周向表面是沿绕所述水平轴线旋转体的旋转轴线的周向方向形成的周向表面，当所述外周向表面沿绕所述旋转轴线的周向方向展开成平面时，所述对角线与宽度方向相交，该宽度方向是垂直于绕所述旋转轴线的周向方向的方向；以及成像传感器，该成像传感器包括成像元件组，该成像元件组是沿排列方向排列在至少一列中的多个成像元件，所述排列方向是排列所述多个成像元件的方向，所述排列方向平行于所述旋转轴方向，所述成像传感器在所述壳体构件内与所述外周向表面相对地固定到所述壳体构件，其中，当从所述成像传感器朝向所述旋转轴观察所述外周向表面时，所述成像元件组与所述对角线相交，并且当从所述旋转轴观察时，作为相交的位置的相交位置随着所述壳体构件绕所述旋转轴线的旋转而改变。
2.一种图像读取设备，包括 根据权利要求1所述的角度检测装置；传送辊，该传送辊接触片状介质并且沿传送方向传送所接触的介质，所述传送方向是所述介质被传送的方向；成像装置，该成像装置拾取被传送的介质的图像；和控制装置，该控制装置控制所述传送辊和所述成像装置，其中所述壳体构件是至少容纳所述传送辊和所述成像装置的设备本体，并且所述控制装置基于所述角度检测装置的检测结果而改变与通过所述传送辊进行的所述介质的传送相关的物理量。
3.根据权利要求2所述的图像读取设备，其中所述旋转轴方向是平行于所述设备本体的水平面且垂直于所述传送方向的方向， 所述物理量是送出力，该送出力是用于通过所述传送辊沿所述传送方向送出所述介质的力，并且基于所述角度检测装置的检测结果，所述控制装置在倾斜角度的变化量增大时减小所述传送辊传送所述介质的送出力，该倾斜角度的变化量是所述设备本体相对于水平面的倾斜角度的变化量。
4.根据权利要求2所述的图像读取设备，还包括校准片材，该校准片材布置成与所述成像装置相对并且用来更新校正基准值，在对至少包括被传送介质的介质拾取图像的拾取图像进行校正时，该校正基准值作为基准，其中所述角度检测装置相对于所述校准片材沿主扫描方向连续地布置，所述主扫描方向是垂直于所述传送方向的方向，所述旋转轴方向平行于所述主扫描方向，所述成像装置包括沿所述主扫描方向排列的多个成像元件，并且所述成像元件组是所述成像装置中所包括的所述多个成像元件的一部分。
5.根据权利要求2所述的图像读取设备，其中所述成像装置包括沿垂直于所述传送方向的主扫描方向排列的多个成像元件，使得沿所述主扫描方向的读取宽度宽于沿所述主扫描方向的所述介质的宽度，所述介质是要被读取的对象，所述图像读取设备还包括背衬部分，该背衬部分布置成与所述成像装置相对并且用来使边缘图像成为固定图像，以便从拾取图像切出被传送介质的介质拾取图像，该拾取图像包括所述介质拾取图像和所述介质拾取图像周围的边缘图像，所述角度检测装置相对于所述背衬部分沿该主扫描方向连续地布置， 所述旋转轴方向平行于所述主扫描方向，并且所述成像元件组是所述成像装置中所包括的所述多个成像元件的一部分。
全文摘要
本发明涉及一种角度检测装置以及一种图像读取设备，该角度检测装置包括旋转体，该旋转体包括轴，该轴沿平行于壳体的水平面的方向由壳体支承在壳体内；与轴的位置不同地布置的重心；和形成在沿绕旋转体的旋转轴线的周向的表面上的对角线，当该表面沿周向展开成平面时，则该对角线与垂直于周向方向的宽度方向相交；和传感器，该传感器包括一组成像元件，该组成像元件排列在平行于轴方向的列中。传感器与该表面相对地固定到壳体内。当从传感器朝向轴观察该表面时，则该组与对角线相交，并且当从轴观察时，相交的位置随着壳体绕轴线的旋转而改变。
文档编号G01B9/10GK102190186SQ20101052081
公开日2011年9月21日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年3月18日
发明者若浦具视 申请人:株式会社Pfu
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
