JP5075172B2 - 画像読取装置、複写機及びファクシミリ装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置、複写機及びファクシミリ装置に関し、より詳しくは、自動原稿搬送装置を搭載した画像読取装置において、自動原稿搬送装置の原稿照射用ＬＥＤ光源をスイッチングすることでデータ変調、送信を行い、本体側に搭載されたスキャナ用撮像素子にてデータ受信することにより、自動原稿搬送装置内で得られた原稿情報を光無線通信にて本体側に伝送する画像読取装置、及びこの画像読取装置を備えた複写機あるいはファクシミリ装置に関する。

現在、複写機あるいはファクシミリにおいて、ユーザの利便性から自動原稿搬送装置（ＡＤＦ；Auto Document Feeder）が採用されている。これは原稿のコピー時等に原稿の画像を読み取る場合、ユーザが１枚ずつ原稿をセットしてスキャン動作をする手間を省くため、給紙ローラ、原稿読取ユニット等を使用し、原稿の供給、画像の読み取りを自動で行うものである。また、近年、両面読取可能な自動原稿搬送装置も普及しており、ユーザがいちいち原稿の表面、裏面を指定して原稿の読み込みを行わなくても自動的に原稿両面の画像読取が行えるようになっている。

この場合、特許文献１に開示されているように、原稿の片面の画像を自動原稿搬送装置に搭載された光源と撮像素子で読み取り、原稿のもう一方の面の画像を本体側の光源と撮像素子を使用して画像を取得している。このような自動原稿搬送装置では、原稿読取時の手動での原稿セットも行うため、開閉できる可動式の自動原稿搬送装置が採用され、自動原稿搬送装置によって読み取られた原稿の画像データ、原稿送り時の原稿の有無信号や、本体側から自動原稿搬送装置への原稿搬送の制御信号は、有線配線で本体側と自動原稿搬送装置間を伝送させている。

ところで、従来、一般照明やディスプレイ用バックライト光源、電光表示板には、蛍光灯、白熱灯が使用されているが、従来光源に比べ消費電力の少ないＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源が注目を浴びている。ＬＥＤ光源は低消費電力に加え、長寿命、高速応答性に優れ、次世代の光源として期待されている。このため、多くの電気製品で環境性能が大きく注目されている現在、複写機やファクシミリにおいても、上述の原稿読取のための光源を従来の蛍光灯からＬＥＤ光源へ変える検討がなされている。

ＬＥＤ光源は、一般照明用としては、従来の光源に対し照度が低いのがデメリットであるが、現在、高輝度ＬＥＤが開発されており、ここ数年でＬＥＤ光源の輝度が従来光源である蛍光灯や白熱灯の輝度を抜くと予想されている。複写機やファックスなどのスキャナ部を有する機器にとっても例外ではなく、従来スキャナの光源として蛍光灯が用いられていたが、消費電力の観点からＬＥＤ光源に置き換わりつつある。

また、ＬＥＤ光源は従来の光源に比べ、応答性に優れ、例えば、特許文献２あるいは特許文献３に開示されているように、光無線通信の送信機としても期待されている。光無線通信は様々な分野での利用が検討されており、電波を用いた通信方式に比べても低コストであり、電磁波の輻射ノイズによる影響も受けないため、今後ますます利用範囲が広がるものと予想される。

特開２００９−７３６４４号公報 特開２００９−５１６８号公報 特開２００７−６００９６号公報

上述のように、従来のシステムでは自動原稿搬送装置と画像読取装置本体との間の通信においては、有線の通信を行っている。そして、ガラス原稿台にブック原稿を置くこともあるので、通常、自動原稿搬送装置は、本体側と１面のみで固定された開閉式となっている。したがって、自動原稿搬送装置の開閉動作により、配線ケーブルに過度な応力や繰り返し応力が掛かり、配線の接触不良の発生や、最悪の場合は配線が破損するという問題が生じていた。

また、通常、本体内の配線は、本体筐体が導電体にて構成されているため、外部からの電磁ノイズを受けての誤動作や外部への電磁放射への対策がなされている。しかし、自動原稿搬送装置と本体間の配線は、本体の筐体によっては電磁シールドができない。したがって、外部からの電磁ノイズを受けて誤動作しないために、また、外部へ電磁ノイズを放射させないために、導電体による電磁シールドが必要であり、コスト増大につながっていた。さらに、自動原稿搬送装置に設けたＣＩＳ（Contact Image Sensor）読取ユニットで読み取った画像信号は、解像度にもよるが大容量であるため、自動原稿搬送装置と本体間の通信は高速通信が必要となる。そして、通信速度の増加に伴い、徐々にＥＭＩ（Electromagnetic Interference）対策も困難性が増していた。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画像読取装置の光学系の一部を利用した光通信を用いることによって、自動原稿搬送装置と画像読取装置本体間の通信の信頼性を高めるとともに、有線に伴う電磁シールドのための部品等を不要として、電磁放射の少ない安価な画像読取装置、及びこの画像読取装置を備えた複写機あるいはファクシミリ装置を提供することを目的とする。さらに、通信速度を向上させることができ、カラースキャン画像等の容量の大きい画像信号等も伝送することができるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、原稿自動搬送装置、該原稿自動搬送装置にて送られる原稿の一方の面における画像を読み取る画像読取部、前記原稿自動搬送装置に設けられ、ＬＥＤ光源からの光を前記原稿に照射して反射光から前記原稿の他方の面における画像の情報または前記原稿の有無に関する情報である原稿情報を取得する原稿情報取得部を有する画像読取装置であって、前記画像読取部は、前記原稿の一方の面を照射する光源と、前記原稿の一方の面からの反射光を撮像素子へ導くとともに結像させるミラー部及びレンズと、該結像した像から画像データを取得する前記撮像素子を備え、前記原稿情報取得部の前記ＬＥＤ光源は、前記画像読取部の前記ミラー部と対向可能な位置に配設されており、前記原稿情報取得部は、該原稿情報取得部にて取得した前記原稿情報のデータを、該原稿情報取得部の前記ＬＥＤ光源をスイッチングすることで変調し、該変調した変調光を前記画像読取部の前記ミラー部を通じて前記画像読取部の撮像素子へ伝送することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記原稿情報取得部が、前記原稿情報として前記原稿の他方の面における画像データを取得するための撮像素子を備えることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１の技術手段において、前記原稿情報取得部が、前記原稿情報として前記原稿の有無に関する情報を取得するための受光素子を備えることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記原稿の有無に関する情報は、前記受光素子の受光量が所定のしきい値を超えるか否かによって判別することを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１から４のいずれか１の技術手段において、前記原稿情報取得部のＬＥＤ光源の発光は、前記原稿情報の取得時と該原稿情報のデータの伝送時とで、それぞれ異なるタイミングで行われることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第１から５のいずれか１の技術手段において、前記原稿情報取得部は、前記画像読取部の前記光源と対向可能な位置に配設されて前記画像読取部からの光制御信号を受信可能に構成されており、前記原稿情報取得部から前記画像読取部への前記原稿情報のデータの伝送の指令は、前記画像読取部の光源から前記情報取得部へ送信した前記光制御信号によって行うことを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第１から６のいずれか１の技術手段において、前記原稿情報取得部から前記画像読取部への前記原稿情報のデータの伝送にあたって、該データに所定のヘッダ信号を付加することを特徴としたものである。

第８の技術手段は、第１から７のいずれか１の技術手段において、前記ＬＥＤ光源をＬＥＤアレイで構成したことを特徴としたものである。

第９の技術手段は、第８の技術手段において、前記ＬＥＤアレイをＲＧＢ３チップのＬＥＤから構成したことを特徴としたものである。

第１０の技術手段は、第９の技術手段において、前記画像読取部の撮像素子がＲＧＢ各色に受光感度のピークを有する複数の画素を有する撮像素子であることを特徴としたものである。

第１１の技術手段は、画像読取装置が搭載された複写機であって、第１から１０のいずれか１の技術手段における画像読取装置が搭載された複写機である。

第１２の技術手段は、画像読取装置が搭載されたファクシミリ装置であって、第１から１０のいずれか１の技術手段における画像読取装置が搭載されたファクシミリ装置である。

本発明では、自動原稿搬送装置と画像読取装置本体間でデータを送信するために、画像読取装置の光学系の一部を利用した光通信を用いることで、自動原稿搬送装置と本体間に設けた通信用の配線ケーブルが自動原稿搬送装置の開閉により劣化することをなくし、自動原稿搬送装置と本体間の通信の信頼性を高めることが出来る。また、電磁放射の少ないシステムを構築することができ、電磁シールドのための部品等も不要となるため、安価で高信頼性のシステムを構築することができる。さらに、通信品質が高く通信速度を向上させた通信が可能となる。

本発明に係る画像読取装置の一構成例を示す図である。 図１の画像読取装置におけるＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサの一構成例を示す図である。 図１の画像読取装置におけるＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサの各画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の分光感度の一例を示すグラフである。 図１の画像読取装置におけるＣＩＳ読取ユニットの一構成例を示す図である。 図１の画像読取装置におけるシステム構成図である。 図１の画像読取装置におけるタイミング・チャートである。 図１の画像読取装置における信号とデータの流れを示す図である。 図１の画像読取装置におけるＣＣＤ上に結像されたＣＩＳ読取ユニットのＬＥＤの像を示す図である。 本発明に係る画像読取装置の他の構成例を示す図である。 図９の画像読取装置における原稿判別部の一構成例を示す図である。 図９の画像読取装置におけるＣＣＤのＩｒ画素および原稿判別部のフォトトランジスタの分光感度特性を示す図である。 図９の画像読取装置におけるＣＣＤの画素構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の画像読取装置に係る好適な実施の形態について説明する。
（実施例１）
図１に本発明に係る画像読取装置の一構成例を示す。
画像読取装置１は、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ；Auto Document Feeder）２と画像読取装置本体３を備えている。
自動原稿搬送装置２は、原稿載置トレイ１１、電動トレイ１２、センサＳ１〜Ｓ６、給紙ローラ１３、搬送経路１４、送りローラＲ１〜Ｒ３、レジスト・斜行補正領域１５、レジストローラ１６、ＣＩＳ（Contact Image Sensor；密着イメージセンサ）読取ユニット３０、排出ローラ１７、および排出トレイ１８を備えている。また、画像読取装置本体３側には、ガラス原稿台２１、及び、露光走査装置２２とミラー部２３と撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）２４から構成されるＣＣＤ読取ユニット２０を備えている。

ここで、露光走査装置２２とミラー部２３とＣＣＤ２４とから構成されるＣＣＤ読取ユニット２０は、本発明における原稿Ｓの一方の面（本実施例では原稿の表面とする。）における画像を読み取る画像読取部に相当し、露光走査装置２２は、例えばＬＥＤからなるＬＥＤ光源２５とミラー２６を有している。また、ＣＩＳ読取ユニット３０は、本実施例１では、後述するようにＬＥＤ光源とイメージセンサを有し、本発明における原稿の他方の面（裏面）における画像を取得する原稿情報取得部に相当する。

次に、原稿スキャン時の各構成部材の機能及び動作について説明する。原稿載置トレイ１１は、原稿Ｓを載置するためのものである。電動トレイ１２は、給紙ローラ１３への原稿Ｓの供給をスムースに行うためのものである。原稿載置トレイ１１は、センサＳ１と連動しており、センサＳ１にて原稿載置トレイ１１上に原稿Ｓが載置されたことが検知されると、電動トレイ１２が原稿Ｓを載せたまま上昇して給紙ローラ１３への原稿の供給をスムースに行うようになっている。給紙ローラ１３に備えられたセンサＳ２によって、原稿Ｓの束の最上面による給紙ローラ１３への押圧が検出されると、これにより所定の押圧状態で電動トレイ１２が停止するようになっている。

この状態で、原稿の読み込み開始信号が入力されると、給紙ローラ１３は、原稿載置トレイ１１に載置された原稿Ｓを１枚ずつ取り出して搬送経路１４に順次供給する。センサＳ３は、供給される原稿Ｓが１枚ずつであることを常時モニターしている。なお、電動トレイ１２が上昇して所定の位置で停止した後に、一定時間にわたって上記した原稿の読み込み開始信号が入力されなかった場合には、電動トレイ１２は所定のレベルまで降下する。

搬送経路１４は、原稿載置トレイ１１から排出トレイ１８まで原稿Ｓを搬送する経路をコンパクトにするために設けられる原稿の搬送路である。送りローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３は、搬送経路１４において原稿Ｓを搬送するためのローラであり、原稿の搬送路、送りローラは原稿Ｓを効率よく搬送できることが望ましく、ローラの配置は、一定の曲率で湾曲した状態に形成されている。搬送経路１４においては、送りローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３によって順次、原稿が送りだされる。送りローラＲ３は、搬送経路１４を介して搬送された原稿Ｓを、レジスト・斜行補正領域１５に送り出して、レジストローラ１６とともにレジストおよび斜行補正を行うためのものである。搬送経路１４の入り口付近及び出口付近においては、センサＳ３及びセンサＳ４によって、搬送経路１４を経由した原稿Ｓの搬送状態を検出し、原稿が問題なく搬送されてきたかどうか確認する。

レジスト・斜行補正領域１５は、送りローラＲ３とレジストローラ１６との間で、原稿Ｓのレジストおよび斜行補正を行うために設けた領域である。レジストローラ１６は、送りローラＲ３からレジスト・斜行補正領域１５を介して送り出された原稿Ｓの先端をセンサＳ５が検知すると、原稿Ｓを捕捉して停止させ、所定のタイミングで読取位置へと送り出すためのものである。そして、レジストおよび斜行の補正が行われると、所定のタイミングでレジストローラ１６が回転して、原稿を読取位置Ａ１へと送り出すようになっている。

ガラス原稿台２１は、例えばブック原稿をその上に載置して、ＣＣＤ読取ユニット２０によって画像を読み取る際の台である。ＣＣＤ読取ユニット２０およびＣＩＳ読取ユニット３０は、原稿Ｓを読み取る画像読取手段として機能する。ＣＣＤ読取ユニット２０は、例えば読取位置Ａ１の画像を光学ユニットにより縮小してＣＣＤ２４に結像させて、原稿の一方の面（表面）を読み取るようになっている。この場合、ＣＣＤ読取ユニット２０は、読取位置Ａ１において露光走査装置２２を固定させたまま、搬送されてくる原稿Ｓを読み取る。

また、ＣＣＤ読取ユニット２０は、ガラス原稿台２１に載置した図示しないブック原稿などの原稿に対して、露光走査装置２２を読取位置Ａ１から読取位置Ａ２又はＡ３まで移動させて原稿を読み取ることもできる。一方、ＣＩＳ読取ユニット３０は、読取位置Ｂにおいて、搬送されてくる原稿Ｓの上記とは異なる他方の面（本実施例では原稿の裏面とする。）を、原稿Ｓと同じ幅を持つ図示しないイメージセンサを用いて読み取るようになっている。
上述のように読取が行われた原稿Ｓは、排出ローラ１７によって、ＣＩＳ読取ユニット３０の側方であって自動原稿搬送装置２の外部に形成された排出トレイ１８へと排出される。センサＳ６によって、原稿Ｓが排出されたか否かが確認される。

そして自動原稿搬送装置２は、原稿載置トレイ１１に載置された他の原稿Ｓについても、順次、上述と同様の動作によって、読取を行う。ここで、電動トレイ１１は、原稿Ｓが順次搬送される毎に、上述のセンサＳ２の出力信号に応じて、搬送された原稿Ｓによって原稿載置トレイ１１上の原稿の高さが下がった分だけ上昇する。これにより、給紙ローラ１３と原稿Ｓの束の最上面とは所定の接触状態が保たれるようになっている。この動作が、原稿載置トレイ１１上にセットされた原稿がなくなるまで繰り返される。読み取りが完了した原稿Ｓはすべて排出トレイ１８上に順次排出される。

ここで、排出トレイ１８は、上述のようにＣＩＳ読取ユニット３０の側面に形成されている。このため、排出トレイ１８に排出された原稿Ｓは、原稿載置トレイ１１が妨げとなることなく、簡単に目視によって確認できる。また、排出トレイ１８から、処理後の原稿Ｓを取り出す操作も簡単に行うことができる。

次に、原稿Ｓの両面に形成された画像の読み取りについて説明する。
上述のように自動原稿搬送装置２により、原稿載置トレイ１１に置かれた原稿は送りローラＲ１〜Ｒ３、レジストローラ１６で搬送路を送られ、露光走査装置２２の手前（読取位置Ａ１）まで送られる。そして、まず露光走査装置２２、ミラー部２３、ＣＣＤ２４から構成されるＣＣＤ読取ユニット２０を用いて原稿Ｓの表面の画像が読み取られる。なお、上述のように、露光走査装置２２はブック原稿などを読み取る場合は、読取位置Ａ１〜Ａ２〜Ａ３までスイープして画像を読み取るが、自動原稿搬送装置２を使用する場合は、読取位置Ａ１に固定される。

露光走査装置２２は、ＬＥＤ光源２５、図示しないＬＥＤドライバ、ミラー２６を備えている。ＬＥＤ光源２５から照射された白色光は、読取位置Ａ１で原稿Ｓを照射し、原稿Ｓから反射された原稿の像をミラー２６で反射させ、さらにミラー部２３で反射させた後、レンズ等によってＣＣＤ２４に像を結像させる。図２にＣＣＤの一構成例を示す。ＣＣＤ２４は本発明の撮像素子に相当し、図２で示すように、ＲＧＢ各画素を有している。通常、各画素は図２のような（Ｒ、Ｇ、Ｇ、Ｂ）のマトリクスを２次元に展開しているが、ＲＧＢの配置については必ずしも図示の通りでなくても構わない。

また、図３にＣＣＤ２４の各画素（ＲＧＢ）の分光感度の一例を示す。原稿から反射してきた光を各画素にてＲＧＢ各色の要素に分け、図３のＣＣＤの分光感度に応じて受光量を測定する。例えば、白紙であれば、ＲＧＢ各色の受光量が最大値を取る。逆に黒い紙が送られてくるとＲＧＢ各色の受光量が最小値を取る。ＣＣＤ２４からの出力はＲＧＢ各色の受光量というアナログ量で出力されるが、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５などの画像処理プロセッサで扱うためには、デジタル量に変換されることが望ましい。したがって、Ａ／Ｄ変換器４でアナログ量からデジタル量に変換して、ＤＳＰ５に入力している。

次に、読取位置Ｂにて、ＣＩＳ読取ユニット３０で原稿の裏面画像が読み取られる。図４にＣＩＳ読取ユニット３０の一構成例を示す。ＣＩＳ読取ユニット３０は、ＬＥＤ３３を複数個アレイ状に配置したＬＥＤ光源３１と例えばＣＭＯＳイメージセンサ３２から構成される。ＣＭＯＳイメージセンサ３２は本発明の原稿情報取得部の撮像素子に相当する。ＬＥＤ光源３１から照射された白色光が原稿Ｓの裏面に反射し、その反射光がＣＭＯＳイメージセンサ３２の各画素にて受光量として読み取られる。ＣＭＯＳイメージセンサ３２はＲＧＢ（Ｒｅｄ（レッド）、Ｇｒｅｅｎ（グリーン）、Ｂｌｕｅ（ブルー））各画素を備えており、画像を読み取るスキャナという意味では、ＣＣＤ２４と等価である。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサの各画素構成は図２に示すとおりとなる。また、ＣＭＯＳイメージセンサの各画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）での分光感度はＣＣＤと同じで図３に示される。

ここで、ＣＣＤ２４もＣＭＯＳイメージセンサ３２もＲＧＢ各画素に分光感度ピーク波長が存在することが重要であり、多少の分光感度の違いは重要ではない。モノクロスキャナの場合、画素は原稿からの反射光の輝度のみをセンシングできる構成となる。この場合の受光素子の分光感度は、視感度に準ずるものとなる。

上述の動作でＣＭＯＳイメージセンサ３２に原稿裏面の画像を結像させ、後述する図５の原稿送り制御部４０の制御部４１へそのデータを転送し、メモリ部４２へ蓄積する。ここで一般的に白色ＬＥＤには、単色発光のＬＥＤチップと蛍光体を用いたものと、ＲＧＢ３チップで構成されたＬＥＤ光源に分けられる。本発明は、単色発光のＬＥＤチップと蛍光体を用いたＬＥＤでも実現可能であるが、後述の理由により波長多重通信にて通信速度を上げることができるため、ＲＧＢ３チップで構成された白色ＬＥＤを用いることが望ましい。

また、原稿Ｓの表面のスキャンタイミングと裏面のスキャンタイミングを同じにすると、露光走査装置２２のＬＥＤ光源２５とＣＩＳ読取ユニット３０のＬＥＤ光源３１とが同時に発光することにより、ＣＣＤ２４とＣＭＯＳイメージセンサ３２の両撮像素子で混信が起こり、正しく原稿の画像を読めなくなる。したがって、ＣＩＳ読取ユニット３０と露光走査装置２２の光源を同時に発光させることはない。

一連の原稿の表、裏面に対するスキャン動作が終わると、原稿は排出ローラ１７によって排出トレイ１８に排出される。原稿排出後、次の原稿Ｓがレジストローラ１６にセットされるまでＣＩＳ読取ユニット３０のＬＥＤ光源３１の光をスイッチングすることで変調し、ミラー部２３を介してＣＣＤ２４へ結像させることにより、原稿裏面画像データを本体３側へ送信することができる。同時にセンサＳ１〜Ｓ６、給紙ローラ１３、送りローラＲ１〜Ｒ３、排出ローラ１７の制御状態を送信することができる。
また、本体３側からは、露光走査装置２２のＬＥＤ光源２５からＣＩＳ読取ユニット３０のＣＭＯＳイメージセンサ３２へ制御信号を送っている。光を使った通信では、電波を使用した通信とは異なり、遮蔽物（原稿）があると通信できなくなるため、原稿搬送と光通信とのタイミングを調整し、異なるタイミングで通信をするようにしている。

図５に、本発明に係る画像読取装置の一構成例におけるシステム構成図を、図６に、本発明に係る画像読取装置の一構成例におけるタイミング・チャートを示す。なお、図６においては、各動作を簡潔に表示するため、回路等の遅延は表示していない。また、図７に本発明に係る画像読取装置の一構成例における信号とデータの流れを示す。

まず、原稿載置トレイ１１にて原稿がセットされたことを検知すると、ＣＩＳ読取ユニット３０から本体３へ原稿の検知信号を送信する。この検知信号を基に図６のリセット信号Ｘを作り、回路動作のリセットを行う。図６では、本体３側のクロック部７で生成したクロックを基準に自動原稿走査装置２およびシステム全体を動作させている。しかし、本体３側で生成したクロックと自動原稿装置２で生成したクロックとを別々に動作させて以下に示す通信を行ってもよい。なお、本体３側と自動原稿搬送装置２とで別々のクロックを使用する場合は、自動原稿搬送装置２から本体３側に送られるデータ信号は同期を取る必要があるために、データ信号に所定のヘッダを付加することが望ましい。これにより、原稿の表面と裏面との画像データの混信を防ぐことができ、高品質な通信を実現することができる。

本実施例では、自動原稿搬送装置２からの原稿検知信号は図６のタイミング・チャートに示すように、“１０”の２ビットの信号Ｙを送っているが、これは１ビットの信号であってもよいし、他の信号であってもよい。本体側のＤＳＰ５では、この信号を受けて、自動原稿搬送装置２の各ローラの回転速度（原稿の搬送速度）、各センサの設定データなどの原稿送り制御信号を露光走査装置２２のＬＥＤ光源２５を用いて、光通信によりＣＩＳ読取ユニット３０のＣＭＯＳイメージセンサ３２へ送信する。この信号は、ＣＭＯＳイメージセンサ３２で読み取られた後、原稿送り制御部４０に送られ、各ローラ、各センサを制御する。

図５のＬＥＤドライバ２７は制御信号を送信する場合は当然変調された信号でＬＥＤ光源２５を駆動する必要があるが、原稿を照射用途で使う場合は、パルスで変調されていても、一定出力であってもどちらでもよい。

各ローラの制御に従って、原稿Ｓが搬送され、図６に示すように、まず読取位置Ａ１でＣＣＤ読取ユニット２０によって、原稿の表面の画像が読み取られる。次に読取位置ＢでＣＩＳ読取ユニット３０によって、原稿の裏面の画像が読み取られる。読み取られた原稿表面の画像データは逐次本体のメモリ部６に格納される。また、読み取られた原稿裏面の画像データは一旦原稿送り制御部４０のメモリ部４２に格納される。こうして原稿Ｓが排出された後、次の原稿Ｓが来るまでの時間に、ＣＩＳ読取ユニット３０から本体３側に原稿裏面画像データの送信が行なわれる。この処理では、原稿搬送時における原稿と原稿の搬送間隔を利用して、光通信を行なっているが、原稿と光パルスデータ列が衝突してしまった場合は、再送処理にて通信を回復することができる。もし、再送処理にて通信中に、次の原稿が送られてきて通信が続けられなくなった場合は、すべての紙送りの終了後にデータを再送することもできる。

この原稿表面画像読取、原稿裏面画像読取から原稿裏面画像データ送信までの一連の処理を原稿載置トレイ１１に原稿がなくなるまで行う。最後の原稿裏面画像データ送信時は、画像データ送信後、このデータが最後である旨のビットを送る。図６では、ＣＩＳ読取ユニット３０からＣＣＤ２４へ“１０”の２ビットの信号Ｚを送っているが、これを１ビットや他の信号に変えても本質的に何ら変わるものではない。こうしてすべてのデータを自動原稿搬送装置２から送り終わると接続の切断のための確認ビットを本体側から自動原稿搬送装置へ出力して、通信は終了する。そして、原稿Ｓの両面の画像データは、本体３側のメモリ部６に蓄積することができる。

また、図５のＬＥＤドライバ３４はデータ送信する場合は当然データ変調された信号でＬＥＤ光源３１を駆動する必要があるが、原稿を照射用途で使う場合は、パルスで変調されていても、一定出力であってもどちらでもよい。なお、図１において、光通信によるデータや信号の流れをハッチングを施した太い矢印で、また配線によるデータや信号の流れを太い矢印で示している。

以上の自動原稿搬送装置２と本体側３との信号とデータの流れを図７にしたがって説明する。
まず、自動原稿搬送装置２側で原稿を検知し、その検知信号を本体３側へ送る。これに対し、本体３からは、信号を正しく受信した旨のＡＣＫ信号と共に、自動原稿搬送装置２のローラやセンサの制御するためのパラメータ（例えば、ローラの回転速度 等）を自動原稿搬送装置側に送る。この信号を元に自動原稿搬送装置２は、原稿の表面と裏面の画像読取りのための原稿搬送を行い、ＣＩＳ読取ユニット３０で読み取った原稿裏面画像データを本体３側に送る。本体３側が原稿裏面画像データをすべて正しく受け取った場合は、ＡＣＫ信号を返し、また、正しく受け取れなかった場合は、再送要求を自動原稿搬送装置に出し、再度データを送らせる。これを原稿が終わるまで繰り返し、最後の原稿読取時、自動原稿搬送装置２から送ったデータを本体３で受け取った際、ＡＣＫ信号を送るとともに通信の切断を行う。

上述の露光走査装置２２のＬＥＤ光源２５、ＣＩＳ読取ユニット３０のＬＥＤ光源３１は、ＲＧＢ３チップのＬＥＤにて構成されることが望ましい。また、ＲＧＢ３チップ構成のＬＥＤの発光波長は、ＣＭＯＳイメージセンサ３２、及び、ＣＣＤ２４の分光ピーク感度を含む波長であることが望ましい。これにより３波長（Ｒ、Ｇ、Ｂ）での波長多重通信が実現できる。波長多重通信とは、異なる波長に異なるデータを重畳し、通信するものである。

本発明の提案では、３チップが搭載されたＬＥＤ光源において、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの波長で異なるデータを送信する。この通信を人間の目で見た場合、ＬＥＤ光源のスイッチングスピードが人間の目の応答速度をはるかに超えていることと、人間の目はＲ、Ｇ、Ｂの各色をそれぞれ分離することができないので、白色にしか見えない。しかし、図３に示す感度を有するＣＭＯＳイメージセンサ３２やＣＣＤ２４でこの光を受光すると、撮像素子のＲの画素は、Ｒの光源にしか感度を持っていないので、他のＧやＢの光源のデータを受信することはなく、Ｒの光源のみのデータを受信することができる。このように、ＲＧＢ各画素にそれぞれ異なるデータ列のデータを送信することができ、通信速度を３倍にすることができる。

波長多重通信では、光源の色を受信側で独立して受光できれば多重通信として実現できるので、原理上は無限の色を重ね合わせて多重通信することができる。したがって、本発明の提案では、３波長多重としたが、波長数は本質的な問題ではない。波長多重通信では、各波長においてデータをパラレル伝送していることになるので、変調／復調時には、パラレルとシリアルを変換する機能が必要となる。これは、図５で自動原稿搬送装置２側では、制御部４１にその機能を持たせることで、また本体３側ではＤＳＰ５にその機能を持たせることで実現できる。

次に空間多重通信について説明する。露光走査装置２２やＣＩＳ読取ユニット３０は原稿が搬送される構造上、図１の紙面に向かって奥行き方向に長い構造となる。ＬＥＤ光源３１の用いられるＬＥＤ素子はチップからなるので、通常、正方形に近い形をしており、露光走査装置２２やＣＩＳ読取ユニット３０のように細長い構造のものを均一に照らすことは不得意としている。このため、通常は、図４（Ｂ）で示すように複数のＬＥＤ３３をアレイ状に配置している。原稿裏面画像データ送信時には、ＬＥＤ光源３１からの光をミラー部２３を通してＣＣＤ２４に結像させているが、図８にＣＣＤ上に結像したＬＥＤ３３の像を示す。

図８より明らかなように、各ＬＥＤ３３はＣＣＤ２４上で別の領域に結像されている。例えば、ＬＥＤ３３１はＴ１領域の受光素子によって受光され、ＬＥＤ３３１０はＴ１０領域の受光素子によって受光される。つまり、ＬＥＤ３３１〜３３１０までの個々のＬＥＤ３３において異なるデータを送信しても異なる受光素子でデータを受信すれば、データの混信は起きない。図８では、通信を１０個のＬＥＤ３３にて実現しているが、この場合、各ＬＥＤ３３にて別のデータを送信することにより、通信速度を１０倍にすることができる。

通常、ＬＥＤ光源として用いられるＬＥＤは指向性が広いものが好ましいが、空間多重通信を行う場合、あまりにも広い指向性のＬＥＤを使用するとＬＥＤのＣＣＤ上での結像スポットが広がるため、隣の結像スポットとの重なりを持ってしまう。この現象は隣のデータ通信との混信を起こすことを意味している。このため、図８のＬＥＤ３３の結像スポットをあるしきい受光量以上の画素の集まりとした場合、図８のあるＬＥＤの結像スポットと隣の結像スポットの境界部分の画素データは破棄し、スポット中心部分の受光素子が受け取ったデータのみで通信することが望ましい。

次に、本実施例における具体的な通信速度について説明する。Ａ４の原稿をコピーする場合を考えると解像度１００ｄｐｉ（dots per inch（１inchは、２５．４ｍｍ））とするとＡ４サイズは９×１２インチ（１インチは２５．４ｍｍ）なので、ドット数は、１００×１００×９×１２＝１０８，０００ドットとなる。カラースキャンした場合、各画素に３色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）８ビットの情報を与えるとすると非圧縮の画像データで３×８ビット×１０８，０００＝約２．６Ｍビットとなる。これを３波長（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で波長多重し、１０個のＬＥＤ３３にて空間変調を用いてシステムを実現し、さらに、例えば原稿搬送の間隔を２００ｍｓと仮定すると、１つのＬＥＤにつき２．６Ｍビット／３／１０／０．２ｓ＝約４００ｋｂｐｓの通信速度が必要である。これは通常のＬＥＤと撮像素子を使って十分に実現できる通信速度である。

以上のように、本実施例では画像読取部を用いて光通信システムを構築することにより、自動原稿搬送装置２と本体３間で有線配線を引き回すことがなくなり、不要な電磁輻射を防ぐことができる。また、画像読取装置本体３と可動部の配線をなくすことにより、コンパクトで高信頼性の複写機を提供することができる。

（実施例２）
図９は、本発明に係る画像読取装置の他の構成例を示す図である。
図９に示す画像読取装置１は、図１に示した画像読取装置１と比べ、ＣＩＳ読取ユニット３０の代わりに原稿有無判別部５０を搭載している点が異なり、その他の構成部材についてはほぼ同様であるので、相違する部分についてのみ説明する。図９に示す画像読取装置１では自動原稿搬送装置２によって搬送された原稿の片面のみの画像読取となる。原稿表面の画像読取は実施例１と同じく、ＣＣＤ読取ユニット２０によって原稿Ｓの一方の面（表面）について行われるが、自動原稿搬送装置２での原稿裏面画像の読取は行わない。

図１０に原稿有無判別部の構成を示す。原稿有無判別部５０は、本実施例においては、本発明の原稿情報取得部に相当し、赤外ＬＥＤ５１とフォトトランジスタ（ＰＴ）５２から構成されている。なお、赤外ＬＥＤ５１とフォトトランジスタ５２の代わりに、可視光ＬＥＤやフォトダイオードから構成しても構わない。赤外ＬＥＤ５１から発光された光が原稿Ｓから反射してフォトトランジスタ５２で受光される。この受光量があるしきい値を超えるか否かで原稿Ｓの有無が判別される。

載置トレイ１１に原稿Ｓが搭載されたことが検知されると、図６に示す通り、自動原稿搬送装置２から本体３側に検知信号が送られる。実施例２では、原稿有無判別部５０のＬＥＤ５１からＣＣＤ２４へこの信号を送る。本体３側ではこの信号を受け付ると、露光走査装置２２のＬＥＤ光源２５から原稿有無判別部５０のフォトトランジスタ５２を通じて自動原稿搬送装置２側へ制御信号を送る。自動原稿搬送装置２では、実施例１と同じフローで原稿Ｓを送り、読取位置Ａ１で露光走査装置２２とＣＣＤ２４により原稿表面画像を読み取る。なお、本実施例２では、図６で示すような原稿裏面読取動作および原稿裏面読取動作は行なわない。

本実施例では原稿有無判別部５０にて紙送りをモニターできるため、排出ローラ１７の近くにあるセンサＳ６の機能を原稿有無判別部に持たせて、センサＳ６を取り除くこともできる。原稿Ｓの搬送が終わると原稿有無判別部５０のＬＥＤ５１からＣＣＤ２４へ原稿がなくなった旨の通信が行なわれ、本体３側の承認信号を受けて、接続が切断される。

本実施例は、赤外領域でも通信が行なわれるため、ＣＣＤ２４、原稿判別部５０のフォトトランジスタ５２は可視光から赤外まで幅広い分光感度を有している必要がある。図１１にフォトトランジスタ５２、ＣＣＤ２４のＩｒ（赤外）画素の分光感度特性の一例を示す。複写機で使用されるフォトトランジスタは、通常は、黒色樹脂にてモールドされているため、可視光領域には感度がないが、透明な樹脂にてモールドすることにより、可視光領域でも分光感度を持たせることができる。これによって、露光走査装置２２からの可視光領域の光パルスを受光することができる。

図１２にＣＣＤの画素構成の一例を示す。本実施例では、ＣＣＤ２４で通常、グリーン用で用いられていた画素の一部を赤外（Ｉｒ）用の受光画素としていることが特徴である。この構成により、原稿有無判別部５０の赤外ＬＥＤ５１からの信号を受光することができ、自動原稿搬送装置２からの信号を本体３側に伝達できる。

以上により、本発明の画像読取装置１は、原稿の片面のみを読み取る複写機においても、両面読取を行う複写機と本質的に何ら変わらずにシステムを構築することができる。
また、上述した画像読取装置は、複写機のみならず、ファクシミリ装置についても同様に適用できるものである。

１…画像読取装置、２…自動原稿搬送装置、３…本体、４…Ａ／Ｄ変換器、５…ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、６…メモリ部、７…クロック部、１１…原稿載置トレイ、１２…電動トレイ、１３…給紙ローラ、１４…搬送経路、１５…レジスト・斜行補正領域、１６…レジストローラ、１７…排出ローラ、１８…排出トレイ、２１…ガラス原稿台、２２…露光走査装置、２３…ミラー部、２４…ＣＣＤ読取ユニット、２５…ＬＥＤ光源、２６…ミラー、２７…ＬＥＤドライバ、３０…ＣＩＳ読取ユニット、３１…ＬＥＤ光源、３２…ＣＭＯＳイメージセンサ、３３…ＬＥＤ、３４…ＬＥＤドライバ４０…原稿送り制御部、４１…制御部、４２…メモリ部、５０…原稿有無判別部、５１…赤外ＬＥＤ、５２…フォトトランジスタ。

Claims (12)

1. 原稿自動搬送装置、該原稿自動搬送装置にて送られる原稿の一方の面における画像を読み取る画像読取部、前記原稿自動搬送装置に設けられ、ＬＥＤ光源からの光を前記原稿に照射して反射光から前記原稿の他方の面における画像の情報または前記原稿の有無に関する情報である原稿情報を取得する原稿情報取得部を有する画像読取装置であって、
   前記画像読取部は、前記原稿の一方の面を照射する光源と、
   前記原稿の一方の面からの反射光を撮像素子へ導くとともに結像させるミラー部及びレンズと、
   該結像した像から画像データを取得する前記撮像素子を備え、
   前記原稿情報取得部の前記ＬＥＤ光源は、前記画像読取部の前記ミラー部と対向可能な位置に配設されており、
   前記原稿情報取得部は、該原稿情報取得部にて取得した前記原稿情報のデータを、該原稿情報取得部の前記ＬＥＤ光源をスイッチングすることで変調し、該変調した変調光を前記画像読取部の前記ミラー部を通じて前記画像読取部の撮像素子へ伝送することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記原稿情報取得部が、前記原稿情報として前記原稿の他方の面における画像データを取得するための撮像素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記原稿情報取得部が、前記原稿情報として前記原稿の有無に関する情報を取得するための受光素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
4. 前記原稿の有無に関する情報は、前記受光素子の受光量が所定のしきい値を超えるか否かによって判別することを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
5. 前記原稿情報取得部のＬＥＤ光源の発光は、前記原稿情報の取得時と該原稿情報のデータの伝送時とで、それぞれ異なるタイミングで行われることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の画像読取装置。
6. 前記原稿情報取得部は、前記画像読取部の前記光源と対向可能な位置に配設されて前記画像読取部からの光制御信号を受信可能に構成されており、
   前記原稿情報取得部から前記画像読取部への前記原稿情報のデータの伝送の指令は、前記画像読取部の光源から前記情報取得部へ送信した前記光制御信号によって行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の画像読取装置。
7. 前記原稿情報取得部から前記画像読取部への前記原稿情報のデータの伝送にあたって、該データに所定のヘッダ信号を付加することを特徴とする請求項１から６のいずれか１に記載の画像読取装置。
8. 前記ＬＥＤ光源をＬＥＤアレイで構成したことを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載の画像読取装置。
9. 前記ＬＥＤアレイをＲＧＢ３チップのＬＥＤから構成したことを特徴とする請求項８に記載の画像読取装置。
10. 前記画像読取部の撮像素子がＲＧＢ各色に受光感度のピークを有する複数の画素を有する撮像素子であることを特徴とする請求項９に記載の画像読取装置。
11. 画像読取装置が搭載された複写機であって、請求項１から１０のいずれか１に記載の画像読取装置が搭載された複写機。
12. 画像読取装置が搭載されたファクシミリ装置であって、請求項１から１０のいずれか１に記載の画像読取装置が搭載されたファクシミリ装置。

Images