JP2008114460A

JP2008114460A - リライタブルプリンタ

Info

Publication number: JP2008114460A
Application number: JP2006299312A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Niimi; 則明新美; Takeshi Ohashi; 武大橋; Asako Kuzutani; 麻子葛谷
Original assignee: Kobayashi Create Co Ltd
Current assignee: Kobayashi Create Co Ltd
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】搬送ローラと消去ローラの占有スペースを減らし、プリンタサイズを小型化すること。
【解決手段】リライタブルペーパー７０に書き込み表示する書込ユニット５１と、書き込まれた表示を消去する消去ユニット３１を備えたリライタブルプリンタ１０において、消去ユニット３１を構成する搬送ローラ３２と消去ローラ３３を同軸上で回転可能に設置した構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は電界を作用させて表示媒体に書き換え可能な表示を行う電界表示方式のリライタブルプリンタに関する。

従来、電界表示方式のリライタブルプリンタとして、下記の特許文献１に開示された電子ペーパー用プリンタが知られている。このプリンタは電子ペーパーに表示パターンを描画する描画ヘッドと、電子ペーパーに描画された表示パターンを消去する消去ヘッドと、描画ヘッド及び消去ヘッドを回転駆動する駆動機構と、電子ペーパーを搬送する搬送機構とを備えている。描画ヘッドと消去ヘッドはそれぞれ回転可能に支持された一対のドラムにより構成されている。一方、電子ペーパーは、透明なバインダ中に多数個のマイクロカプセルが分散した電子インク層を紙の上に塗布して構成されている。マイクロカプセル内には青色に着色された液体が充填され、液体中にはマイナス電荷を帯びた白色の帯電粒子が分散している。

そして、このプリンタで電子ペーパーの表示パターンを書き換える際には、駆動機構により描画ヘッドと消去ヘッドのドラムを共に回転駆動し、搬送機構により電子ペーパーを搬送して消去ヘッドから描画ヘッドの順に通過させる。このとき消去ヘッドではドラム間を通過する電子ペーパーの電子インク層にドラムからプラス電圧を印加し、マイクロカプセル内に分散する帯電粒子を引き寄せることにより、表示面に帯電粒子の色である白色を表示して消去を行う。それに対し、描画ヘッドではドラム間を通過する電子ペーパーの電子インク層にドラムからマイナス電圧を印加し、マイクロカプセル内に分散する帯電粒子を反発させることにより、表示面に液体の色である青色を表示して表示パターンを描画するようになっている。

特開２０００−１２７４７８号公報

ところが、従来のリライタブルプリンタは、上記の電子ペーパー用プリンタのように搬送機構と消去ヘッドがそれぞれ独立して設置された構造になっていた。すなわち、電子ペーパーを搬送する搬送ローラと、電子ペーパーに電圧を印加する消去ローラが並べて配置されており、プリンタの内部に２つのローラの占有スペースを確保しなければならず、このことがプリンタサイズの大型化を招くという問題があった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電界表示方式のリライタブルプリンタにおいて、搬送ローラと消去ローラの２つのローラの占有スペースを削減し、プリンタサイズの小型化を図ることにある。

上記の目的を達成するため、本発明のリライタブルプリンタは、電界を作用させて表示媒体に書き換え可能な表示を行う電界表示方式のリライタブルプリンタであって、上記表示媒体に書き込み表示する書込ユニットと上記表示媒体に書き込まれた表示を消去する消去ユニットを備え、上記消去ユニットは上記表示媒体を搬送する搬送ローラの回転軸と上記表示媒体の表示面に電圧を印加する消去ローラの回転軸が同軸上に設置されていることを特徴とする。

また、本発明のリライタブルプリンタは、上記搬送ローラと上記消去ローラを異なる回転速度で駆動する駆動機構を備えたことを特徴とする。

ここで、搬送ローラと消去ローラを異なる回転速度で駆動する機構としては遊星ギア機構を採用することができる。すなわち、本発明のリライタブルプリンタは、上記駆動機構が遊星ギア機構であって、中心の太陽ギアと、太陽ギアを取り囲むリングギアと、太陽ギアとリングギアの両者に噛み合う複数の遊星ギアと、遊星ギアどうしを連結するキャリアを備え、太陽ギアが上記搬送ローラと上記消去ローラのいずれか一方のローラの回転軸に連結されるとともに、キャリアが固定され、リングギアが他方のローラの回転軸に連結されていることを特徴とする。

また、上記遊星ギア機構において、上記消去ローラの回転速度が上記搬送ローラの回転速度よりも速くなるように太陽ギアとリングギアのギア比が設定されていることが好ましい。

また、本発明のリライタブルプリンタにおいて、上記消去ローラは、ローラ外周に導電性ブラシが設けられた帯電ブラシローラとすることができる。この場合、上記導電性ブラシの外径が上記搬送ローラの外径よりも大きく設定され、かつ、その外径差が均一に設定されていることが好ましい。

また、本発明のリライタブルプリンタにおいて、上記消去ローラは、金属製の帯電ローラや、ゴム製ローラに導電性材料を混練した帯電ゴムローラや、ゴム製ローラに導電性材料を混練し、または導電性材料を貼合した帯電ベルトとすることができる。

なお、本発明では書き換え可能な表示媒体の種類は特に限定されない。すなわち、マイクロカプセル型電気泳動、水平型電気泳動、垂直型電気泳動などの電気泳動方式による表示媒体や、球状ツイストボール、円柱ツイストボールなどの粒子回転方式による表示媒体や、帯電トナー、電子粉流体などの粒子移動式による表示媒体のいずれの方式であっても適用できる。

本発明によれば、従来独立して配置されていた搬送ローラと消去ローラを同軸上で回転可能に設置した消去ユニットとすることによって、プリンタ内部の構造を簡素化して占有スペースを減らし、プリンタサイズのコンパクト化を実現することができる。また、消去ローラを帯電ブラシローラとして導電性ブラシと搬送ローラの外径差を均一に設定し、消去ローラを搬送ローラよりも速い速度で回転させることにより、導電性ブラシが表示媒体に対して常に一定の圧力で接触し、ニップ力が非常に安定化するという効果もある。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明のリライタブルプリンタを示す全体図、図２と図３は同プリンタで使用される表示媒体を示す図、図４は同プリンタにおける消去ユニットを示す拡大図、図５と図６は同消去ユニットの断面図、図７と図８は表示媒体における消去時と書込時の状態を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態のリライタブルプリンタ１０は、電界を作用させて表示媒体７０への書き換え（消去と書き込み）を行うことが可能な電界表示方式のプリンタである。ここで、まず表示媒体７０の構成を説明する。

図２に示すように、本実施形態の表示媒体７０はマイクロカプセル型電気泳動方式のリライタブルペーパーであり、紙や樹脂からなる基材７１の表面に電界表示層７２を備えて構成されており、電界表示層７２の表面が書き換え可能な表示面７２ａになっている。電界表示層７２は透明な樹脂バインダ７３の中に多数個のマイクロカプセル７４，７４，…を含む水溶液を混入した電子インキからなり、この電子インキを基材７１の上に均一にコーティングしたものである。

図３に示すように、個々のマイクロカプセル７４は中空球状の隔膜７５の内部に透明な絶縁性液体７６が充填されており、絶縁性液体７６の中にはマイナス電荷を帯びた白色微粒子７７とプラス電荷を帯びた黒色微粒子７８が電気泳動自在に分散している。なお、微粒子の色については白と黒に限らずコントラストの高い他の色を着色したものであってもよい。

表示媒体７０への書き換えを行うリライタブルプリンタ１０は、図１に示した給紙部２０、消去部３０、書込部５０、及び排紙部６０を備えて構成されている。以下、このリライタブルプリンタ１０の各部の構成を説明する。

《給紙部》
給紙部２０には給紙用トレイ２１が設けられており、このトレイには複数枚のリライタブルペーパー７０，７０，…が電界表示層７２を上に向けた状態で複数枚積み重なってスタックされる。給紙用トレイ２１にスタックされたリライタブルペーパー７０は給紙ローラ２２の回転によって最上位のペーパーから順に一枚ずつ送り出され、後段の消去部３０へと搬送される。

《消去部》
消去部３０には接触式の消去ユニット３１が設けられており、消去ユニット３１によって電界を作用させてリライタブルペーパー７０に書き込まれた表示を消去する。本実施形態の消去ユニット３１は、リライタブルペーパー７０を搬送する搬送ローラ３２と、リライタブルペーパー７０の電界表示層７２に電圧を印加する消去ローラ３３と、搬送ローラ３２に対向配置されてリライタブルペーパー７０を挟持する金属製のニップローラ３４を備えて構成されている。この消去ユニット３０の特徴は、従来独立して配置されていた搬送ローラ３２と消去ローラ３３を同軸上に設置することによって、プリンタ内部の構造を簡素化して占有スペースを減らし、プリンタサイズのコンパクト化を実現した点にある。

図４に示すように、消去ユニット３１を上から見ると、リライタブルペーパー７０の搬送路の幅方向両側に一対のゴム製の搬送ローラ３２，３２が配置され、この搬送ローラ３２，３２間に消去ローラ３３が配置された構造になっている。また、消去ユニット３１には搬送ローラ３２と消去ローラ３３を異なる回転速度で駆動するための機構として遊星ギア機構４０が設けられている。

図５に示すように、遊星ギア機構４０は、中心に配置された太陽ギア４１と、太陽ギア４１の周囲を取り囲むように設けられたリングギア４２と、太陽ギア４１とリングギア４２の間に配置されて太陽ギア４１の外歯とリングギア４２の内歯の両者に噛み合う複数個の遊星ギア４３と、遊星ギア４３，４３どうしを連結するキャリア４４を備えて構成されている。太陽ギア４１の中心には消去ローラ３３の回転軸が連結されており、消去ローラ３３の回転軸がモータ３７の出力軸に連結されている。また、キャリア４４は固定されており、リングギア４２には搬送ローラ３２の回転軸が連結されている。なお、この遊星ギア機構４０は一対の搬送ローラ３２，３２の各々に内蔵されており、消去ローラ３３の回転速度が搬送ローラ３２の回転速度よりも速くなるように太陽ギア４１とリングギア４２のギア比が適正値に設定されている。

図６に示すように、中央に配置された消去ローラ３３は本実施形態では帯電ブラシローラであって、ローラの外周に導電性ブラシ３３ａが設けられている。導電性ブラシ３３ａはナイロン、ポリエステル、アラミド、アクリル、ビニロン等の合成樹脂にカーボン等の導電性材料を均一分散または複合化した超極細繊維である。ローラの外周面に配列された画素電極（図示略）が設けられており、電極部３５から目的部分の画素電極にマイナス電圧を供給してマイナス電荷を帯電できるようになっている。消去ローラ３３における導電性ブラシ３３ａの外径Ｒ１は搬送ローラ３２の外径Ｒ２よりもわずかに大きく設定されており、かつ、その外径差が全周にわたり均一に設定されている。

消去ローラ３３とニップローラ３４は共に導電性を有しているため、消去後においても帯電した電荷が残留する。この残留電荷によってローラの外周面に埃などの汚れが付着すると、正確な画素パターンで電圧を印加できずに消去不良が起こり得る。そこで、残留電荷を除去するために消去ローラ３３とニップローラ３４に共通するアース３６が設けられている。なお、このアース３６はそれぞれのローラに個別に設けられていてもよい。

上述した遊星ギア機構４０において、モータ３７を駆動すると消去ローラ３３が所定速度で回転し、消去ローラ３３の回転軸に連結された太陽ギア４１が回転する。一方、キャリア４４は固定されているので、太陽ギア４１に噛み合う遊星ギア４３の回転によってリングギア４２が太陽ギア４１とは逆方向へと回転し、リングギア４２に連結された搬送ローラ３２が消去ローラ３３の回転速度よりも減速して回転する。これにより、搬送ローラ３２とニップローラ３４が互いに逆回転し、リライタブルペーパー７０を後段の書込部５０へと搬送するようになっている。

また、このとき消去ローラ３３の導電性ブラシ３３ａが搬送中のリライタブルペーパー７０の電界表示層７２に接触している。このため、消去ローラ３３の画素電極にマイナス電圧を供給して電界表示層７２の表面にマイナス電荷を帯電させると、図７に示すようにマイクロカプセル７４の内部でプラス帯電した白色微粒子７７がマイナス電荷に引き寄せられ、絶縁性液体７６の中を電気泳動して電界表示層７２の表面側へ移動する。それに対し、マイナス帯電した黒色微粒子７８はこのマイナス電荷に反発し、絶縁性液体７６の中を電気泳動して電界表示層７２の裏面側へと移動する。

したがって、マイナス電圧を印加した部分のマイクロカプセル７４については表示面７２ａに白色微粒子７７，７７，…が集合するので、消去する文字や画像に対応する画素パターンでマイナス電圧を印加することによって、印加した部分のマイクロカプセル７４が白く見え、リライタブルペーパー７０に書き込まれている文字や画像を消去することができる。

さらに、本実施形態の消去ユニット３１によれば、消去ローラ３３の導電性ブラシ３３ａと搬送ローラ３２の外径差が均一であり、かつ、消去ローラ３３は搬送ローラ３２よりも速い速度で回転しているので、導電性ブラシ３３ａがリライタブルペーパー７０の電界表示層７２に常に一定の圧力で接触し、しかもニップ力が非常に安定化する。また、搬送ローラ３２の外径、ゴム硬度、押さえ圧等を適宜調節することによって、より安定したブラシ接触精度とニップ力を得ることが可能になるとともに、リライタブルペーパー７０の厚みが変化しても常に高いブラシ接触精度を得ることができる。

《書込部》
書込部５０には非接触式の書込ユニット５１が設けられており、書込ユニット５１によって電界を作用させてリライタブルペーパー７０への書き込み表示を行う。本実施形態の書込ユニット５１は、リライタブルペーパー７０の電界表示層７２に電圧を印加するイオンフローヘッド５２と、イオンフローヘッド５２に対向配置されてリライタブルペーパー７０を送り出す送りローラ５３と、イオンフローヘッド５２に電圧を供給する電極部５４を備えて構成されている。なお、イオンフローヘッド５２と送りローラ５３に共通するアース５５が設けられているが、このアース５５は両者に個別に設けられていてもよい。

書込部５０においては、イオンフローヘッド５２からリライタブルペーパー７０に向けてイオン流を照射し、目的の文字や画像に対応する画素パターンでプラス電圧を印加して書き込み表示が行われる。イオンフローヘッド５２から電界表示層７２にプラス電圧を印加すると、図８に示すようにマイクロカプセル７４の内部でマイナス帯電した黒色微粒子７８がプラス電荷に引き寄せられ、絶縁性液体７６の中を電気泳動して電界表示層７２の表面側へ移動する。それに対し、プラス帯電した白色微粒子７７はこのプラス電荷に反発し、絶縁性液体７６の中を電気泳動して電界表示層７２の裏面側へと移動する。

したがって、プラス電圧を印加した部分のマイクロカプセル７４については表示面７２ａに黒色微粒子７８，７８，…が集合するので、書き込みする文字や画像に対応する画素パターンでプラス電圧を印加することによって、印加した部分のマイクロカプセル７４が黒く見え、リライタブルペーパー７０に目的とする文字や画像を表示することができる。

《排紙部》
排紙部６０には排紙ローラ６１が設けられており、書込部５０で書き込みが完了したリライタブルペーパー７０は排紙ローラ６１の回転によって一枚ずつ排紙される。排紙されたリライタブルペーパー７０は排紙用トレイ６２の上に順番に積み重なっていきスタックされるようになっている。

以上の通り、本発明のリライタブルプリンタの一実施形態を説明したが、上述した実施形態については次のような各種の変形が可能である。例えば書き換え可能な表示媒体７０としてマイクロカプセル型電気泳動方式のリライタブルペーパーを例示したが、これに限らず水平型や垂直型の電気泳動方式、球状ツイストボールや円柱ツイストボールによる粒子回転方式、あるいは帯電トナーや電子粉流体による粒子移動方式のような他の電界表示方式のリライタブルペーパーについても同様に適用できる。

また、消去ユニット３１の遊星ギア機構４０において、太陽ギア４１に消去ローラ３３の回転軸を連結し、リングギア４２に搬送ローラ３２の回転軸を連結したが、これとは逆に太陽ギア４１に搬送ローラ３２の回転軸を連結し、リングギア４２に消去ローラ３３の回転軸を連結してもよい。ただし、この場合にも消去ローラ３３の回転速度が搬送ローラ３２の回転速度よりも速くなるように太陽ギア４１とリングギア４２のギア比を設定するものとする。

また、消去ローラ３３としては、上記の帯電ブラシローラに替えて、金属製の帯電ローラや、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＲ（エチレンプロピレンゴム）、ＥＰＴ（エチレンプロピレンターポリマー）等の合成ゴム製ローラに金属粉末やカーボンブラック等の導電性材料を混練した帯電ゴムローラや、あるいは同様な合成ゴム製ベルトに導電性材料を混練し、または合成ゴム製ベルトの表面全体に導電性フィルムや金属箔を貼り合わせた帯電ベルトを使用してもよい。

さらに、書込ユニット５１において非接触式のイオンフローヘッド５２を使用しているが、これに替えて接触式の帯電ローラを使用することもできる。

本発明のリライタブルプリンタの全体構造を示す側面図。図１のリライタブルプリンタで使用される表示媒体の一例を示す断面図。図２の表示媒体の部分拡大図。図１のリライタブルプリンタにおける消去ユニットを矢印Ａ方向から見た平面図。図４に示すＢ−Ｂ線断面図。図４に示すＣ−Ｃ線断面図。図２の表示媒体における消去時の状態を示す説明図。図２の表示媒体における書込時の状態を示す説明図。

符号の説明

１０リライタブルプリンタ
２０給紙部
２１給紙用トレイ
２２給紙ローラ
３０消去部
３１消去ユニット
３２搬送ローラ
３３消去ローラ
３３ａ導電性ブラシ
３４ニップローラ
３５電極部
３６アース
３７モータ
４０遊星ギア機構
４１太陽ギア
４２リングギア
４３遊星ギア
４４キャリア
５０書込部
５１書込ユニット
５２イオンフローヘッド
５３送りローラ
５４電極部
５５アース
６０排紙部
６１排紙ローラ
６２排紙用トレイ
７０表示媒体
７１基材
７２電界表示層
７２ａ表示面
７３樹脂バインダ
７４マイクロカプセル
７５隔膜
７６絶縁性液体
７７白色微粒子
７８黒色微粒子

Claims

電界を作用させて表示媒体に書き換え可能な表示を行う電界表示方式のリライタブルプリンタであって、上記表示媒体に書き込み表示する書込ユニットと上記表示媒体に書き込まれた表示を消去する消去ユニットを備え、上記消去ユニットは上記表示媒体を搬送する搬送ローラの回転軸と上記表示媒体の表示面に電圧を印加する消去ローラの回転軸が同軸上に設置されていることを特徴とするリライタブルプリンタ。
上記搬送ローラと上記消去ローラを異なる回転速度で駆動する駆動機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載のリライタブルプリンタ。
上記駆動機構が遊星ギア機構であって、中心の太陽ギアと、太陽ギアを取り囲むリングギアと、太陽ギアとリングギアの両者に噛み合う複数の遊星ギアと、遊星ギアどうしを連結するキャリアを備え、太陽ギアが上記搬送ローラと上記消去ローラのいずれか一方のローラの回転軸に連結されるとともに、キャリアが固定され、リングギアが他方のローラの回転軸に連結されていることを特徴とする請求項２に記載のリライタブルプリンタ。
上記遊星ギア機構において、上記消去ローラの回転速度が上記搬送ローラの回転速度よりも速くなるように太陽ギアとリングギアのギア比が設定されていることを特徴とする請求項３に記載のリライタブルプリンタ。
上記消去ローラはローラ外周に導電性ブラシが設けられた帯電ブラシローラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリライタブルプリンタ。
上記帯電ブラシローラにおいて、上記導電性ブラシの外径が上記搬送ローラの外径よりも大きく設定され、かつ、その外径差が均一に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のリライタブルプリンタ。
上記消去ローラは金属製の帯電ローラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリライタブルプリンタ。
上記消去ローラはゴム製ローラに導電性材料を混練した帯電ゴムローラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリライタブルプリンタ。
上記消去ローラはゴム製ローラに導電性材料を混練し、または導電性材料を貼合した帯電ベルトであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリライタブルプリンタ。