JP5455837B2

JP5455837B2 - 画像書き換え装置

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Publication number: JP5455837B2
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Inventors: 智和森田; 勝則横山
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Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2014-03-26
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Also published as: JP2012037769A

Description

本発明は、帯電粒子を有する表示媒体の画像を書き換える画像書き換え装置に関する。

近年、内部に保持する帯電粒子の移動に伴って画像を変化させる表示媒体として、電子ペーパーが知られている。また、電界を発生させて電子ペーパーの画像を書き換える画像書き換え装置が知られている。電子ペーパーの原理としては、マイクロカプセル型電気永動方式、トナーディスプレイ方式、ツイストボール方式、又は電子粉流体方式等が知られているが（非特許文献１）、いずれも電界をかけて帯電粒子を移動させることで画像の書き換えを行っている。

電子ペーパーとしては、電子ペーパー内の各電極に電圧を印加するためのパッシブマトリックスやアクティブマトリックスといった駆動回路を備えたもの（特許文献１）が知られている一方で、電極や駆動回路を有さない電子ペーパーも知られている。そこで特許文献２には、電極、及び駆動回路を有さない電子ペーパーに対して、電極ヘッドと対向電極ローラを近接させ、電極ヘッドと対向電極ローラ間に電圧を印加することで電子ペーパーの画像を書き換える装置が開示されている。また、特許文献３には、ベタ電極を有する電子ペーパーに対して、電極ヘッド、放電電極、又は帯電したドラムを対向させて画像を書き換える方法が開示されている。

特開２００８−１９１３２４号公報特開２００４−２９４８９１号公報特開２００８−１７６３３７号公報

電子ペーパーの最新動向２００７、日本画像学会誌４６、ｐ３７２−ｐ３８４（２００７年：鈴木明）

しかしながら従来の画像書き換え装置には、帯電状態にある電子ペーパーと各デバイスとの間で画像書き換え前に異常放電が生じ、これが画像不良につながるといった課題がある。そこで本発明は、帯電粒子を保持する表示媒体の画像を書き換える画像書き換え装置において、画像を書き換える前に表示媒体と装置間で異常放電が生じることなく、良好な画像品質を得ることが可能な画像書き換え装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
移動可能に設けられている誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムに接触する電極ヘッドと、前記誘電体フィルムを挟んで前記電極ヘッドの反対側に配置されている対向ローラと、を備え、前記電極ヘッドに電圧を印加した状態で、内部に帯電粒子を移動可能に保持する表示媒体を前記誘電体フィルムと前記対向ローラとのニップ部に前記誘電体フィルムの移動方向と同方向に通すことで、表示媒体の画像を前記ニップ部において書き換え可能な画像書き換え装置において、表示媒体の搬送方向において前記ニップ部よりも上流側に、表示媒体の表面電位を変化させる第１電位変化部材と、前記誘電体フィルムの移動方向
において前記ニップ部よりも上流側に、前記誘電体フィルムの表面電位を変化させる第２電位変化部材と、が設けられており、第１電位変化部材を通過後の表示媒体が、第２電位変化部材を通過後の前記誘電体フィルムに対して徐々に近づくようにして前記ニップ部まで搬送されるように構成されていると共に、前記ニップ部よりも表示媒体の搬送方向、及び前記誘電体フィルムの移動方向の上流側であって、かつ第１電位変化部材、及び第２電位変化部材の下流側における、表示媒体の表面電位と前記誘電体フィルムの表面電位の電位差の絶対値が、前記ニップ部の直前位置における表示媒体と前記誘電体フィルムとの放電開始電圧の絶対値よりも小さくなるように、第１電位変化部材と第２電位変化部材が表示媒体と前記誘電体フィルムの表面電位をそれぞれ変化させていることを特徴とする。

また、
移動可能に設けられており、少なくとも一方の側の表面に誘電体層が設けられているフィルム部材と、前記フィルム部材に接触し、発熱抵抗体が設けられている電極ヘッドと、前記フィルム部材を挟んで前記電極ヘッドの反対側に配置されている対向ローラと、を備え、前記電極ヘッドに電圧を印加し、前記発熱抵抗体に通電して前記発熱抵抗体を発熱させ、かつ前記フィルム部材の誘電体層が前記対向ローラ側にくる状態で、内部に帯電粒子を移動可能に保持する表示媒体を、前記フィルム部材と前記対向ローラとのニップ部に前記フィルム部材の移動方向と同方向に通すことで、表示媒体の画像を前記ニップ部において書き換え可能な画像書き換え装置において、表示媒体の搬送方向において前記ニップ部よりも上流側に、表示媒体の表面電位を変化させる第１電位変化部材と、前記フィルム部材の移動方向において前記ニップ部よりも上流側に、前記フィルム部材の表面電位を変化させる第２電位変化部材と、が設けられており、第１電位変化部材を通過後の表示媒体が、第２電位変化部材を通過後の前記フィルム部材に対して徐々に近づくようにして前記ニップ部まで搬送されるように構成されていると共に、前記ニップ部よりも表示媒体の搬送方向、及び前記フィルム部材の移動方向の上流側であって、かつ第１電位変化部材、及び第２電位変化部材の下流側における、表示媒体の表面電位と前記フィルム部材の表面電位の電位差の絶対値が、前記ニップ部の直前位置における表示媒体と前記フィルム部材との放電開始電圧の絶対値よりも小さくなるように、第１電位変化部材と第２電位変化部材が表示媒体と前記フィルム部材の表面電位をそれぞれ変化させていることを特徴とする。

本発明によれば、帯電粒子を保持する表示媒体の画像を書き換える画像書き換え装置において、画像を書き換える前に表示媒体と装置間で異常放電が生じることなく、良好な画像品質を得ることが可能な画像書き換え装置を提供することが可能になる。

第１実施形態に係る画像書き換え装置の概略構成図。第２実施形態に係る画像書き換え装置の概略構成図。第４実施形態に係る画像書き換え装置の概略構成図。第５実施形態に係る画像書き換え装置の概略構成図。電子ペーパーの概略断面図。電子ペーパーの概略断面図。電子ペーパーの概略断面図。電子ペーパーの概略断面図。第１実施形態における電極ヘッドの概略構成図。第１実施形態における電極ヘッドの概略構成図。第５実施形態における電極ヘッドの概略構成図。画像書き換えのプロセスを説明するための図。

[第１実施形態]
（１−１：画像書き換え装置の概略構成）
図１を参照して、本実施形態に係る画像書き換え装置の概略構成について説明する。画像書き換え装置には、移動可能に設けられているエンドレス状のポリイミドベルト３００（誘電体フィルム）と、ポリイミドベルト３００の内側面に接触する電極ヘッド１０４が設けられている。ポリイミドベルト３００には、厚さ０．１５ｍｍのポリイミドが用いられている。また、ポリイミドベルト３００を挟んで電極ヘッド１０４の反対側には、外径１２ｍｍのステンレスローラであるヘッド対向ローラ４００が配置されており、ヘッド対向ローラ４００はアース接続されている。なお、ここでは誘電体フィルムとしてポリイミドフィルムを用いているが、誘電体であればポリイミド以外の材質を用いてもよく、例えばポリエチレン等であってもよい。ここで誘電体とは、電界を加えた時に電気分極を生じる物質をいい、本実施形態では、後述するように画像の書き換え時に電界が加えられることで、誘電体フィルムとしてのポリイミドベルト３００において電気分極が生じるように構成されている。

電極ヘッド１０４は、加圧バネ１０３によってヘッド対向ローラ４００の方向に付勢される支持体１０２に支持されており、これにより、ポリイミドベルト３００がヘッド対向ローラ４００の方向へ押圧され、両者によってニップ部が形成されている。以下、単に「ニップ部」と記載する場合は、このニップ部を指すものとする。なお、電極ヘッド１０４、支持体１０２、及び加圧バネ１０３は、書き込みヘッドユニット１００としてユニット化されており、電極ヘッド１０４は電圧印加部６５０と電気的に接続されている。

ポリイミドベルト３００は、不図示の駆動源により駆動される搬送プラテンローラ６００〜６０５によって移動可能に張架されている。搬送プラテンローラ６００〜６０５は外径８ｍｍのステンレスローラであり、搬送プラテンローラ６００、６０３、６０５はそれぞれアース接続されている。

また、電子ペーパー１０００の搬送方向において、ニップ部よりも搬送方向上流側には、電子ペーパー１０００を除電する除電部材として、除電ヘッド２０１（第１電位変化部材）が設けられている。さらに、ポリイミドベルト３００の移動方向において、ニップ部より移動方向上流側には、ポリイミドベルト３００を除電する除電部材として除電ヘッド２００（第２電位変化部材）が設けられている。除電ヘッド２００、２０１は、プラスとマイナスの両イオンを発生させることができ、不図示の制御部が、除電対象物の表面の帯電状態によって、プラスイオンを供給するか、マイナスイオンを供給するかを適宜選択することができる。

このように除電ヘッド２００、２０１を設けることにより、電子ペーパー１０００とポリイミドベルト３００は、それぞれ除電された領域がニップ部に突入し、ニップ部において両者が初めて接触することになる。なお、ここでは除電部材として除電ヘッド２００、２０１を用いた場合について説明しているが、除電部材の形態はこれに限られるものではなく、除電ブラシ等であってもよい。

電子ペーパー１０００の画像の書き換えは、挿入された電子ペーパー１０００を、外径６ｍｍのステンレス製芯金の表面に外径１２ｍｍのウレタンゴムが設けられたゴム搬送ローラ６１０、６１１によってニップ部に搬送した後、該ニップ部において行われる。ニップ部では、電圧印加部６５０から電極ヘッド１０４に電圧が印加されることにより、電極ヘッド１０４とヘッド対向ローラ４００の間で電界（放電現象）が生じており、これにより電子ペーパー１０００の帯電粒子を移動させて画像を書き換えている。電子ペーパー１０００を一定の速度でニップ部に通し、搬送方向先端側から画像が書き換えられた電子ペーパー１０００は、ニップ部を通過後、不図示の排出部材によって画像書き換え装置から
排出される。

（１−２：電極ヘッドの概略構成）
図９、図１０を参照して電極ヘッド１０４の概略構成をさらに詳しく説明する。図９に示すように、電極ヘッド１０４は、断面が凸形状のガラス層１０６が形成されたセラミックス基板１０５を有している。ガラス層１０６の表面にスパッタリング法によってＡＬ電極層１０７を成膜し、このＡＬ電極層１０７を所定のパターンに加工することで複数の電極を形成している。なお、パターン加工の際は、ＡＬ電極層１０７を成膜する前に絶縁層を施し、ＡＬ電極１０７間に絶縁層が来るように成膜し、互いのＡＬ電極層１０７間を絶縁する方法を採用した。しかしこれ以外の方法として、ＡＬ電極層１０７を成膜後、全体を覆うように絶縁層を施す方法も採用し得る。

さらに電極ヘッド１０４には、パターン加工によって形成された各電極に選択的に電圧を印加するためのドライバー１０８が設けられている。ドライバー１０８と、外部からの駆動信号を入力するための外部配線基板とを電気的に接続することにより、電圧印加部６５０から各電極に対して電圧を印加することが可能になる。また、各電極に印加する電圧の極性、大きさは、不図示の制御部によって電極毎に設定することが可能である。

図１０に示すように、ＡＬ電極層１０７をパターン化することで形成された各電極は、電子ペーパーの搬送方向（図中左下から右上方向）に直交する方向に複数配置されている。また、図１０では不図示であるが、電極ヘッド１０４を支持する支持体１０２を付勢する加圧バネ１０３は、セラミックス基板１０５の長手方向に沿って３個配置されており、合計２１Ｎの押圧力によって電極ヘッド１０４を押圧している。

（１−３：電子ペーパーの概略構成）
図５〜図８を参照して、電子ペーパー１０００について説明する。図５に示す電子ペーパーは、シート状の基材層１０１０、画像形成層１０２０、コーティング層１０３０から構成されている。各層の厚さは、基材層１０１０が２００μｍ、画像形成層１０２０が５０μｍ、コーティング層１０３０が４０μｍである。また、画像形成層１０２０には、複数の透明なマイクロカプセル１０４０が配置されており、これらのマイクロカプセル１０４０はバインダ樹脂によって電子ペーパー１０００内に固定されている。ここではバインダ樹脂としてポリビニルアルコール等が用いられている。なお、いずれの電子ペーパー１０００も、誘電体フィルムと接する側の面は導電層が形成されていない。

各々のマイクロカプセル１０４０内には、帯電粒子としての黒粒子１０４２と白粒子１０４１、及び絶縁性液体１０４３が封入されている。黒粒子１０４２はマイナスに帯電し、白粒子１０４１はプラスに帯電しており、このように帯電粒子の色とその帯電極性とが対応付けられている（但し、色と帯電極性の組み合わせはこれに限られるものではない）。また、黒粒子１０４２、白粒子１０４１は、共にマイクロカプセル１０４０内を移動可能である。即ち、電子ペーパー１０００は、内部に帯電粒子を移動可能に保持しているといえる。

画像形成層１０２０の形態は様々であるが、ここではまず「マイクロカプセル型電気泳動方式」の電子ペーパー１０００に対して画像を書き換える画像書き換え方式について説明する。

画像を書き換える際は、電極ヘッド１０４の各電極に電圧を印加し、ニップ部において図５中上下方向に電界を生じさせる。これにより、電界から受ける力によって黒粒子１０４２、白粒子１０４１がマイクロカプセル内を互いに逆方向へ移動（電気泳動）する。例えば、図中上方向（コーティング層１０３０側）がプラスに、下方向（基材層１０１０側
）がマイナスとなるように電界をかけた場合、白粒子１０４１が下方向に移動し、黒粒子１０４２が上方向に移動する。即ちこの方式によれば、画像情報に基づいて各電極ヘッド１０４に印加する電圧の極性を電極毎に設定することにより、マイクロカプセル単位での白、黒の切り換えができるので、電子ペーパー１０００に所望の画像パターンを表示させることが可能になる。なお、図５では、一部のみコーティング層１０３０側をマイナスとし、白粒子１０４１がコーティング層１０３０側にくるような電界をかけている。

図６を参照して、「ツイストボール方式」の画像書き換え方式について説明する。上述の黒粒子、白粒子に代え、この方式では、一つの粒子の中にプラスの帯電特性１３２３を持つ部分（黒部分）と、マイナスの帯電特性１３２２を持つ部分（白部分）を有するツイストボール１３２１を画像形成層１３２０内に複数有していることが特徴である。なお、図中１０００は電子ペーパー、１３１０はシート状の基材層、１３３０はコーティング層を示している。これによれば、画像情報に基づいて各電極ヘッド１０４に印加する電圧の極性を設定し、それによってツイストボール１３２１を移動（回転）させることで、画像を書き換えることができる。

図７を参照して、「トナーディスプレイ方式」の画像書き換え方式について説明する。電子ペーパー１０００は、シート状の基材層１４１０、画像形成層１４２０、コーティング層１４３０、電荷輸送層ＣＴＬ１４７０を有している。各層の厚さは、基材層１４１０が２００μｍ、画像形成層１０２０が５０μｍ、コーティング層１４３０が４０μｍ、電荷輸送層ＣＴＬ１４７０が１５μｍである。画像形成層１４２０には、直径８μｍほどの黒色トナー１４２１と白色トナー１４２２が収容されている。

「トナーディスプレイ方式」では、画像情報に基づいて、電極ヘッド１０４の電極に印加する電圧極性を電極ごとに設定し、黒色トナー１４２１と白色トナー１４２２を移動（回転）させることで、画像を書き換えることができる。なお、不図示ではあるが、関連する画像書き換え方式として、「電子粉流体方式」の画像書き換え方式が挙げられる。この方式では、黒色トナー１４２１と白色トナー１４２２に代えて、電子粉流体という液体に近い流動性を有する粒子を用いている。

本実施形態では、「マイクロカプセル型電気泳動方式」を採用した場合について説明しているが、本発明に係る画像書き換え装置は、上述した全ての画像書き換え方式に対応するものである。よって、本実施形態に係る画像書き換え装置は、駆動回路、又は電極等を有さない簡易な構成の電子ペーパーにも対応可能である。

（１−４：画像書き換えのプロセス）
図１を参照して、電子ペーパー１０００の画像書き換えプロセスについて説明する。まず、除電ヘッド２００、２０１を用いて、電子ペーパー１０００の表面電位と、ポリイミドベルト３００の表面電位を略０Ｖに除電する。電子ペーパー１０００、及びポリイミドベルト３００において除電された領域は、ニップ部に近づくにつれて互いの間隔が狭まっていき、ニップ部において初めて両者が接触する。即ち、除電ヘッド２０１を通過後の電子ペーパー１０００が、除電ヘッド２００を通過後のポリイミドベルト３００に対して徐々に近づくようにしてポリイミドベルト３００と同方向にニップ部まで搬送される。

この構成によれば、少なくとも除電位置下流側からニップ部の直前位置までの間では、電子ペーパー１０００の表面電位とポリイミドベルト３００の表面電位の電位差の絶対値を、ニップ部直前位置における両者の放電開始電圧の絶対値よりも小さくできる。よって、ニップ部で画像を書き換える前に、電子ペーパー１０００とポリイミドベルト３００間で放電（異常放電）が生じる虞がない。

電子ペーパー１０００がニップ部に搬送されると、電極ヘッド基板１０４上の電極に電圧が印加され、電子ペーパー１０００とポリイミドベルト３００の間で放電が生じる。これにより、電子ペーパー１０００内の帯電粒子が移動し、画像の書き換えが行われる。このとき、非画像部に対応する電極ヘッド１０４上の電極に印加した電圧は−１０００Ｖであり、電子ペーパー１０００の表面電位は、放電により−２００Ｖとなる。これにより、電子ペーパー１０００上に、−２００Ｖと０Ｖの電位分布ができる。この−２００Ｖのところに電子ペーパー１０００内のプラス帯電した白色粒子が引き寄せられ、電子ペーパー１０００の画像が書き換えられる。

なお、電子ペーパー１０００上に、以前に書き込まれた画像が残っているときは、残画像を消去する消去プロセスを行った後に、新たな画像を書き込む必要がある。消去プロセスを行う際は、電極ヘッド１０４上の電極全てに＋１０００Ｖを印加し、電子ペーパー１０００の表面電位を＋２００Ｖとする。この際、電圧印加部６５０の接続方向は切り換わっており、図１の点線のように電圧を印加する。これにより電子ペーパー１０００上側においてマイナスに帯電した黒色粒子は、図１の電子ペーパー１０００下側表面に移動し、初期化が完了する（電子ペーパー１０００全面が黒い表示となる）。

以上より、本実施形態では、除電ヘッド２００、２０１を用いてポリイミドベルト３００と電子ペーパー１０００とを除電しているので、画像書き換え前に両者の間で異常放電が生じることがない。よって帯電粒子を保持する表示媒体の画像を書き換える画像書き換え装置において、画像を書き換える前に表示媒体と装置間で異常放電が生じることなく、良好な画像品質を得ることが可能な画像書き換え装置を提供することが可能になる。

[第２実施形態]
図２を参照して、本発明を適用可能な第２実施形態に係る画像書き換え装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、ここでは第１実施形態と異なる点のみ説明を行う。

（２−１：画像書き換え装置の概略構成）
画像書き換え装置は、第１実施形態と同様の書き込みヘッドユニット１００と、移動可能な円筒フィルム３１０（誘電体フィルム）を有している。書き込みヘッドユニット１００は保持枠体１１１に保持されており、円筒フィルム３１０は、保持枠体１１１にビス結合されている枠体１１２に保持されている。保持枠体１１１には、加圧バネ１０３を保持するための穴溝が図中奥行き方向に３箇所あり、この３点で支持体１０２を加圧している。加圧バネ１０３には、硬鋼線を使用しており、これにより、ヘッド対向ローラ４００に対する電極ヘッド１０４の加圧箇所において、計２１Ｎの力をかけることが可能になる。

円筒フィルム３１０は、外径３０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのポリイミドフィルムであり、保持枠体１１１、枠体１１２は、共にＡＢＳ樹脂によって形成されている。なお、第１実施形態と同様に、円筒フィルム３１０には、例えばポリエチレン等の誘電体を用いることも可能である。電極ヘッド１０４がヘッド対向ローラ４００の方向に付勢されることにより、円筒フィルム３１０とヘッド対向ローラ４００とによってニップ部が形成されている。以下、単に「ニップ部」と記載する場合は、このニップ部を指すものする。

また、画像書き換え装置には、円筒フィルム３１０の回転方向においてニップ部よりも上流側に、フィルム帯電ローラ２１０（第２電位変化部材）と、それに対向配置されるフィルム対向電極ローラ５００とが設けられている。同様に、電子ペーパー１０００の搬送方向においてニップ部よりも上流側に、帯電ローラ８００（第１電位変化部材）と、それに対向配置される対向電極ローラ５０１が設けられている。ここで、対向電極ローラ５００、５０１はＳＵＳによって形成し、外径８ｍｍとした。また、これらの対向電極ローラ
５００、５０１は、共にアースに接続されている。

フィルム帯電ローラ２１０と帯電ローラ８００はローラ帯電器であって、ＳＵＳ芯金（外径８ｍｍ）の上に導電性の弾性層及びウレタンゴム層（外径１２ｍｍ）を形成したものを用いており、表面抵抗が１０^６Ωｃｍ〜１０^１４Ωｃｍとなるように調整している。なお、画像の書き換えを行う前に円筒フィルム３１０、電子ペーパー１０００を帯電する手段として、ここではローラ帯電器を用いているが、帯電手段の形態はローラ帯電器に限定されるものではなく、ブラシ帯電器等、他の帯電手段を採用することもできる。

円筒フィルム３１０は、フィルム帯電ローラ２１０とフィルム対向電極ローラ５００とに挟持され、これらのローラによって回転移動される。さらに、ニップ部における電極ヘッド１０４とヘッド対向ローラ４００との加圧力によっても回転移動される。ここで、フィルム帯電ローラ２１０に対して、ヘッド対向ローラ４００を速く回転させることによって、フィルム帯電ローラ２１０とヘッド対向ローラ４００との間で円筒フィルム３１０のたわみが生じないようにしている。

具体的には、円筒フィルム３１０の回転速度が１００ｍｍ／ｓとなるようにヘッド対向ローラ４００の周速を設定し、このヘッド対向ローラ４００の周速に対して周速差が付くように、フィルム帯電ローラ２１０の周速を９０ｍｍ／ｓに設定した。このように設定することによって、円筒フィルム３１０が撓み、それによって円筒フィルム３１０とフィルム帯電ローラ２１０とが接触することを防止できる。

（２−２：画像書き換えのプロセス）
図２を参照して、電子ペーパー１０００の画像書き換えプロセスについて説明する。図中左方向より搬送されてきた電子ペーパー１０００は、帯電ローラ８００と対向電極ローラ５０１との間に搬送される。ここでは、帯電ローラ８００に交流成分として１４００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、直流成分として−１０００Ｖが印加されており、これにより電子ペーパー１０００の表面が−７００Ｖ程度に帯電される。一方、フィルム帯電ローラ２１０にも同様に、交流成分として１４００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、直流成分として−１０００Ｖが印加されており、これにより、円筒フィルム３１０の表面が−７００Ｖ程度に帯電される。

つまり、ニップ部よりも上流側、かつ帯電ローラ８００、フィルム帯電ローラ２１０よりも下流側において、電子ペーパー１０００と円筒フィルム３１０の表面電位差の絶対値は、ニップ部直前位置における両者の放電開始電圧の絶対値よりも小さい。よって、ニップ部に突入する前に、電子ペーパー１０００と円筒フィルム３１０との間で放電（異常放電）が生じる虞がない。

次に、帯電された電子ペーパー１０００は、電極ヘッド１０４とヘッド対向ローラ４００との間で円筒フィルム３１０に接触する。この際、電子ペーパー１０００と円筒フィルム３１０は、ほぼ同電位に帯電されているために放電は発生しない。画像表示部に対応する電極に電圧１０００Ｖを印加することによって、ニップ部において画像書き換えのための放電を発生させる。これによって、電子ペーパー１０００の表面電位が２００Ｖとなり、電子ペーパー１０００内の帯電粒子が移動し、画像が書き換えられる。

図１２を参照して、この画像書き換えプロセスについて更に詳しく説明する。図１２は、電極ヘッド１０４と円筒フィルム３１０とによって出来るニップ部の拡大断面図を示すものである。図中の１は、電子ペーパー１０００上に帯電され、発生した電荷を示す。２は、円筒フィルム３１０上に帯電され、発生した電荷を示している。また、電極１０７が黒塗りの際は、電圧が印加されている状態を示している。なお、図１２において、左上は
「電極１０７に電圧を印加したとき」であり、左下は「放電が発生したとき」であり、右上は「画像書き換えが完了したとき」を示している。

上述したように、−７００Ｖに帯電された電子ペーパー１０００と円筒フィルム３１０は、接触後、ニップ内で電極１０７に電圧が印加されることで、図１２左下にあるような放電が発生する。その後、この放電によって電子ペーパー１０００及び円筒フィルム３１０上の電子１、２が無くなり、画像部の電位が＋２００Ｖとなる。これによって、右上に示すように電子ペーパー１０００内のマイナスに帯電した黒色粒子が図１０下方に移動することによって、電子ペーパー１０００上の画像が書き換えられる。

このように本実施形態によれば、ニップ部において画像の書き換えを行う前に電子ペーパー１０００と円筒フィルム３１０それぞれ帯電し、両者の表面電位差の絶対値を、ニップ部直前位置における放電開始電圧の絶対値よりも小さくすることができる。よって、画像書き換え前に両者の間で異常放電が生じることがない。さらに、帯電ローラ８００と対向電極ローラ５０１との間において電子ペーパー１０００を強制的に帯電しているので、この際に電子ペーパー１０００に残っている前回の画像を消去することができる。よって、ニップ部において消去プロセスを別途行う必要がないので、電子ペーパー１０００に対して画像の高速書き換えを行うことができる。

以上より、帯電粒子を保持する表示媒体の画像を書き換える画像書き換え装置において、画像を書き換える前に表示媒体と装置間で異常放電が生じることなく、良好な画像品質を得ることが可能な画像書き換え装置を提供することが可能になる。

[第３実施形態]
本発明を適用可能な第３実施形態に係る画像書き換え装置について説明する。なお、第１、第２実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、ここでは第１、第２実施形態と異なる点のみ説明を行う。

（３−１：画像書き換えのプロセス）
画像書き換え装置の構成は、第２実施形態で説明した構成と同一である。第２実施形態では、ニップ部において電子ペーパー１０００の画像を書き換える前に、電子ペーパー１０００と円筒フィルム３１０をそれぞれ−７００Ｖ程度に帯電させることで異常放電の発生を防止している。

これに対して本実施形態では、帯電ローラ８００に交流成分として２０００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、直流成分として−１６００Ｖの電圧を印加することで、電子ペーパー１０００を−１１００Ｖに帯電させた。なお、円筒フィルム３１０は、第２実施形態と同様に−７００Ｖに帯電させた。

この場合は、電子ペーパー１０００と円筒フィルム３１０とがニップ部において接触する前の領域では、両者の間に絶対値で約４００Ｖの電位差が生じることになるが、この値は、両者の放電開始電圧の絶対値よりも十分に小さな値である。よって、ニップ部において画像の書き換えを行う前の段階で、電子ペーパー１０００と円筒フィルム３１０との間で異常放電が生じる虞はない。

さらにこの構成によれば、ニップ部において画像表示部に対応する電極に電圧を印加する際、電極に対して６００Ｖの電圧を印加すれば、画像書き換えの為の放電を起こすことができる。つまり、同一構成の第２実施形態では、１０００Ｖを印加しているのに対し、本実施形態では６００Ｖを印加すれば画像の書き換えが可能になる。よって、画像書き換えの際の電極ヘッド１０４に対するスイッチング電圧を低くすることができるので、電極
ヘッド１０４の駆動回路を簡易化し、低価格化することが可能になる。また、第２実施形態と同様に、消去プロセスを別途行う必要がないので、電子ペーパー１０００に対して画像の高速書き換えを行うことができる。

[第４実施形態]
図３、図８を参照して、本発明を適用可能な第４実施形態に係る画像書き換え装置について説明する。なお、第１〜第３実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、ここでは第１〜第３実施形態と異なる点のみ説明を行う。

（４−１：画像書き換えのプロセス）
本発明に係る画像書き換え装置は、第１〜第３実施形態で説明した電子ペーパー１０００に代えて、導電層を有する電子ペーパー１２００に対しても画像の書き換えを行うことができる。まず、図８を参照して、本実施形態に係る画像書き換え装置に対して使用可能な電子ペーパー１２００の概略構成について説明する。

電子ペーパー１２００は、シート状の基材層１０１０、画像形成層１０２０、コーティング層１０３０、導電層１２５０を有している。各層の厚さは、基材層１０１０が２００μｍ、画像形成層１０２０が５０μｍ、コーティング層１０３０が４０μｍであり、導電層１２５０は蒸着によって基材層１０１０上に形成されている。なお、マイクロカプセル１０４０の構成は第１実施形態で説明したものと同一である。

画像の書き換えを行う際は、図３中左方向より搬送されてきた電子ペーパー１２００を、帯電ローラ８００と対向電極ローラ５０１との間に搬送する。ここでは、帯電ローラ８００に交流成分として１４００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、直流成分として−１０００Ｖが印加されており、これにより電子ペーパー１２００の表面が−７００Ｖ程度に帯電される。なお、電子ペーパー１２００は、導電層１２５０が図中上側（電極ヘッド１０４とは反対側）にくるように搬送されている。よって、導電層１２５０が対向電極ローラ５０１に接触することで、電子ペーパー１２００の図中上側（導電層１２５０側）はアースをとることができる。

一方、フィルム帯電ローラ２１０にも同様に、交流成分として１４００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、直流成分として−１０００Ｖが印加されており、これにより、円筒フィルム３１０の表面が−７００Ｖ程度に帯電される。このように、第１〜第３実施形態と同様に、電子ペーパー１２００と円筒フィルム３１０との表面電位差をニップ部直前位置における放電開始電圧よりも小さくすることで、画像書き換え前の異常放電を防いでいる。

帯電状態にある電子ペーパー１２００は、円筒フィルム３１０と、電極ヘッド１０４に対向配置されている搬送ローラ４０１とのニップ部に搬送される。この際、電子ペーパー１２００と円筒フィルム３１０はほぼ同電位に帯電しているので、両者の間で放電が生じる虞はない。ニップ部に電子ペーパー１２００が搬送されると、画像表示部に対応する電極に１０００Ｖを印加することにより、画像書き換えの為の放電を発生させ、画像の書き換えを行う。

このように本実施形態によれば、導電層１２５０を有する電子ペーパー１２００に対しても、画像の書き込み前に異常放電を生じることなく、画像の書き換えを行うことができる。また、第２、第３実施形態と同様に、消去プロセスを別途行う必要がないので、電子
ペーパー１０００に対して画像の高速書き換えを行うことができる。

[第５実施形態]
図４、図１１を参照して、本発明を適用可能な第５実施形態に係る画像書き換え装置について説明する。なお、第１〜第４実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、ここでは第１〜第４実施形態と異なる点のみ説明を行う。

（５−１：画像書き換え装置の概略構成）
図４に、本実施形態に係る画像書き換え装置の概略構成を示す。本実施形態に係る画像書き換え装置は、熱転写電極ヘッド１３１と、ヘッド対向ローラ４００と、帯電ローラ８００とそれに対向する対向電極ローラ５０１、フィルム帯電ローラ２１０と、フィルム対向電極ローラ５００とを有している。また、フィルム部材として、一方の側の表面に誘電体層が設けられている導電層付き円筒フィルム３２０が回転可能に保持されている。導電層付き円筒フィルム３２０は、外径３０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの円筒形であり、ポリイミドでシームレスに作られている。また、導電層付き円筒フィルム３２０の内面は、アルミ蒸着されアースに繋がれている。

書き込みヘッドユニットは、熱転写電極ヘッド１３１と、支持体１０２、加圧バネ１０３を有している。図１１に、書き込みヘッドユニットの概略構成を示す。書き込みヘッドユニットは、アルミナセラミックスの板材１３５を有しおり、この上には、断面が凸形状のガラス層１３６が形成されている。また、ガラス層１３６の表面には、発熱抵抗体１３７が形成されており、その上にはＡｌ電極層１３８がスパッタリング法によって成膜、パターン加工されている。さらにＡｌ電極層１３８の上には保護層１３９が成膜されている。また、書き込みヘッドユニットには、各電極に選択的に電圧を印加するためのドライバーＩＣ１４０が設けられており、そこに、外部からの駆動信号を入力するための外部配線基板が接続されている。

（５−２：画像書き換えのプロセス）
電子ペーパー１０００の画像書き換えプロセスについて説明する。図４の左方向より搬送されてきた電子ペーパー１０００は、帯電ローラ８００に交流成分として１０００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、直流成分として-６００Ｖ印加することによって、−３００Ｖ程に帯
電される。一方、フィルム帯電ローラ２１０にも同様に、交流成分として１０００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、直流成分として-６００Ｖが印加され、これにより導電層付き円筒フィ
ルム３２０が−３００Ｖ程度に帯電される。

また、ヘッド対向ローラ４００に３００Ｖを印加した状態で帯電された電子ペーパー１０００は、熱転写電極ヘッド１３１とヘッド対向ローラ４００との間で、導電層付き円筒フィルム３２０に接触する。この際、電子ペーパー１０００と導電層付き円筒フィルム３２０の表面電位差の絶対値は、ニップ部直前位置における両者の放電開始電圧の絶対値より小さいので、画像を書き換える前の異常放電の発生を防ぐことができる。なお、導電層付き円筒フィルム３２０における誘電体層がヘッド対向ローラ側にくるようにする必要がある。

その後、ニップ内において、画像表示部に対応する電極に２８Ｖが印加される。これにより、熱転写電極ヘッド１３１に形成されている発熱抵抗体１３７が発熱し、電子ペーパー１０００と導電層付き円筒フィルム３２０間の放電開始電圧値（放電閾値）が低下する
。よって、電極に印加する電圧が低い状態であっても、画像書き換えに必要な放電を生じさせることができる。放電が発生すると、電子ペーパー１０００上の画像部電位が１００Ｖとなり、電子ペーパー１０００内の帯電粒子が移動し、画像が切り換わる。

このように本実施形態によれば、熱転写電極ヘッド１３１に通電して発熱させることで、画像書き換え時の放電開始電圧値を下げることができるので、熱転写電極ヘッド１３１のスイッチング電圧を低くすることができる。よって、熱転写電極ヘッド１３１の駆動回路を簡易化し、低価格化することが出来る。また、第２〜第４実施形態と同様に、消去プロセスを別途行う必要がないので、電子ペーパー１０００に対して画像の高速書き換えを行うことができる。なお、上記では、フィルム部材として、導電層付き円筒フィルム３２０を用いたが、導電層が設けられていない誘電体フィルムを用いてもよい。即ち、少なくとも電子ペーパー側に誘電体層が設けられていればよく、熱転写電極ヘッド１３１側は誘電体層で構成されていても、導電層で構成されていてもよい。

１００…書き込みヘッドユニット１０４…電極ヘッド２００、２０１…除電ヘッド３００…ポリイミドベルト４００…ヘッド対向ローラ１０００…電子ペーパー

Claims

移動可能に設けられている誘電体フィルムと、
前記誘電体フィルムに接触する電極ヘッドと、
前記誘電体フィルムを挟んで前記電極ヘッドの反対側に配置されている対向ローラと、
を備え、
前記電極ヘッドに電圧を印加した状態で、内部に帯電粒子を移動可能に保持する表示媒体を前記誘電体フィルムと前記対向ローラとのニップ部に前記誘電体フィルムの移動方向と同方向に通すことで、表示媒体の画像を前記ニップ部において書き換え可能な画像書き換え装置において、
表示媒体の搬送方向において前記ニップ部よりも上流側に、表示媒体の表面電位を変化させる第１電位変化部材と、
前記誘電体フィルムの移動方向において前記ニップ部よりも上流側に、前記誘電体フィルムの表面電位を変化させる第２電位変化部材と、
が設けられており、
第１電位変化部材を通過後の表示媒体が、第２電位変化部材を通過後の前記誘電体フィルムに対して徐々に近づくようにして前記ニップ部まで搬送されるように構成されていると共に、
前記ニップ部よりも表示媒体の搬送方向、及び前記誘電体フィルムの移動方向の上流側であって、かつ第１電位変化部材、及び第２電位変化部材の下流側における、表示媒体の表面電位と前記誘電体フィルムの表面電位の電位差の絶対値が、前記ニップ部の直前位置における表示媒体と前記誘電体フィルムとの放電開始電圧の絶対値よりも小さくなるように、第１電位変化部材と第２電位変化部材が表示媒体と前記誘電体フィルムの表面電位をそれぞれ変化させていることを特徴とする画像書き換え装置。
第１電位変化部材と第２電位変化部材は、
表示媒体と前記誘電体フィルムをそれぞれ除電する除電部材であることを特徴とする請求項１に記載の画像書き換え装置。
移動可能に設けられており、少なくとも一方の側の表面に誘電体層が設けられているフィルム部材と、
前記フィルム部材に接触し、発熱抵抗体が設けられている電極ヘッドと、
前記フィルム部材を挟んで前記電極ヘッドの反対側に配置されている対向ローラと、
を備え、
前記電極ヘッドに電圧を印加し、前記発熱抵抗体に通電して前記発熱抵抗体を発熱させ、かつ前記フィルム部材の誘電体層が前記対向ローラ側にくる状態で、内部に帯電粒子を移動可能に保持する表示媒体を、前記フィルム部材と前記対向ローラとのニップ部に前記フィルム部材の移動方向と同方向に通すことで、表示媒体の画像を前記ニップ部において書き換え可能な画像書き換え装置において、
表示媒体の搬送方向において前記ニップ部よりも上流側に、表示媒体の表面電位を変化させる第１電位変化部材と、
前記フィルム部材の移動方向において前記ニップ部よりも上流側に、前記フィルム部材の表面電位を変化させる第２電位変化部材と、
が設けられており、
第１電位変化部材を通過後の表示媒体が、第２電位変化部材を通過後の前記フィルム部材に対して徐々に近づくようにして前記ニップ部まで搬送されるように構成されていると共に、
前記ニップ部よりも表示媒体の搬送方向、及び前記フィルム部材の移動方向の上流側であって、かつ第１電位変化部材、及び第２電位変化部材の下流側における、表示媒体の表面電位と前記フィルム部材の表面電位の電位差の絶対値が、前記ニップ部の直前位置にお
ける表示媒体と前記フィルム部材との放電開始電圧の絶対値よりも小さくなるように、第１電位変化部材と第２電位変化部材が表示媒体と前記フィルム部材の表面電位をそれぞれ変化させていることを特徴とする画像書き換え装置。
第１電位変化部材と第２電位変化部材は、
表示媒体と前記フィルム部材をそれぞれ除電する除電部材であることを特徴とする請求項３に記載の画像書き換え装置。