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JP2006260090A - シート、表示媒体ユニット、シート取付装置およびシート取外装置 - Google Patents

シート、表示媒体ユニット、シート取付装置およびシート取外装置 Download PDF

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JP2006260090A
JP2006260090A JP2005075838A JP2005075838A JP2006260090A JP 2006260090 A JP2006260090 A JP 2006260090A JP 2005075838 A JP2005075838 A JP 2005075838A JP 2005075838 A JP2005075838 A JP 2005075838A JP 2006260090 A JP2006260090 A JP 2006260090A
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泰則 斎藤
Naoki Hayashi
直樹 林
Tsutomu Ishii
努 石井
Minoru Koshimizu
実 小清水
Hiroyuki Hotta
宏之 堀田
Masao Watabe
雅夫 渡部
Hiroyuki Funo
浩之 不野
Yasushi Iida
靖 飯田
Ryota Mizutani
良太 水谷
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Abstract

【課題】 電子ペーパー等の表示媒体に加わる温度や圧力、光、加速度等の周囲の環境状態を検知する技術を提供する。
【解決手段】 複数のワイヤレスの温度センサ200tを備える温度センサシート120tと、複数のワイヤレスの圧力センサ200pと、電子ペーパー110とを積層させ、それらの両端をクリップレール130で固定させる。これにより、電子ペーパー110に加わる温度や圧力等の環境状態をワイヤレスセンサ200によって測定することが可能となる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電子ペーパー等の表示媒体を制御するための技術に関する。
近年、紙の扱いやすさと電子表示の便利さを併せ持った表示媒体として、電子ペーパーと呼ばれる画像表示機能を持った表示媒体が注目されている。この電子ペーパーは、表示内容を消去して何回でも書き換えることができ、表示された内容は長時間にわたり維持し続けられる。例えば特許文献1に記載されている光書き込み型の電子ペーパーでは、例えば表示装置などで画像等を表示する際の表示光を用いて情報を繰り返し書き込むことができ、一旦書き込んだ情報は消去または新たな情報が書き込まれない限り半永久的に維持される。
特開2002−90716号公報
上述した電子ペーパーのような表示媒体に対して、その表示媒体に加わる温度や圧力、光、加速度等の周囲の環境状態を検知して、各種の制御を行ったりサービスを提供したりすることができれば便利である。例えば、表示媒体に加わる圧力や温度等を検知することによって、閲覧者がその表示媒体を手に持っているか否かを判断することができれば、これによって表示媒体の閲覧者に種々のサービスを提供することが可能となる。
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、電子ペーパー等の表示媒体に加わる温度や圧力、光、加速度等の周囲の環境状態を検知する技術を提供することを目的とする。
上記課題を達成するために、本発明は、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として周囲の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段を備えるシートを提供する。
本発明の好ましい態様においては、前記物理量は、周囲の温度または圧力または光または加速度の少なくともいずれかひとつであることを特徴とする。
本発明の別の好ましい態様においては、前記ワイヤレス測定手段は、電波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生するとともに、前記弾性表面波の属性が前記物理量によって変化する振動媒体部と、前記弾性表面波を電気信号に変換して電波信号として出力する送信部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として周囲の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段を備えるシートと、前記シートに積層されたシート状の表示媒体とを備えることを特徴とする表示媒体ユニットを提供する。
本発明の好ましい態様においては、前記シートは、前記表示媒体に対して着脱可能であることを特徴とする。
また、本発明の別の好ましい態様においては、前記表示媒体は、電子ペーパーであることを特徴とする。
また、本発明の更に別の好ましい態様においては、前記ワイヤレス測定手段は、電波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生するとともに、前記弾性表面波の属性が前記物理量によって変化する振動媒体部と、前記弾性表面波を電気信号に変換して電波信号として出力する送信部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として周囲の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段を備えるシートを複数収納する収納部と、シート状の表示媒体を搬入する搬入手段と、前記収納部から1または複数のシートを取り出すとともに、前記搬入手段が搬入した前記表示媒体に対して積層するように取り付ける取付手段とを備えることを特徴とするシート取付装置を提供する。
本発明の好ましい態様においては、前記収納部は複数種類の前記シートを収納し、前記収納部内のシートの種類を選択する選択手段を備え、前記取付手段は、前記選択手段によって選択された種類のシートを前記収納部から取り出すとともに、前記搬入手段が搬入した前記表示媒体に対して積層するように取り付けることを特徴とする。
また、本発明の別の好ましい態様においては、前記シートに備えられた前記ワイヤレス測定手段から出力される電波信号を受信する受信手段と、前記シートを識別するシート識別情報を、前記受信手段によって受信された電波信号に基づいて特定するシート識別情報特定手段と、前記表示媒体に取り付けられ、前記表示媒体を識別する識別情報を有する識別子から識別情報を読み取る媒体識別情報読取手段と、前記取付手段によって積層された前記シートおよび前記表示媒体について、前記媒体識別情報読取手段が読み取った識別情報と前記シート識別情報特定手段によって特定されたシート識別情報とを対応付けて、所定の通信装置に送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明の更に別の好ましい態様においては、前記シートに備えられた前記ワイヤレス測定手段から送信される電波信号を受信する受信手段と、前記シートを識別するシート識別情報を、前記受信手段によって受信された電波信号に基づいて特定するシート識別情報特定手段と、前記表示媒体に取り付けられ、前記表示媒体を識別する識別情報を有する識別子から識別情報を読み取る媒体識別情報読取手段と、前記取付手段によって積層された前記シートおよび前記表示媒体について、前記媒体識別情報読取手段が読み取った識別情報と前記シート識別情報特定手段によって特定されたシート識別情報とを対応付けて記憶する記憶手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として周囲の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段を備えるシートが積層されて取り付けられたシート状の表示媒体から、前記シートを取り外す取外手段を備えることを特徴とするシート取外装置を提供する。
本発明によれば、電子ペーパー等の表示媒体に加わる温度、圧力、光、加速度等の環境状態を検知することが可能となる。
(1)第1実施形態
以下、図面を参照しつつ本発明の第1実施形態について説明する。
(1−1)電子ペーパーユニットの構成
まず、本発明の第1実施形態である電子ペーパーユニットの構成について、図1を参照しながら説明する。図1において、100は、電子ペーパー110と、温度センサシート120tと,圧力センサシート120pとが積層された電子ペーパーユニットである。温度センサシート120tは、複数のワイヤレスの温度センサが並べて配置されたシートであり、圧力センサシート120pは、複数のワイヤレスの圧力センサが並べて配置されたシートである。電子ペーパー110、温度センサシート120tおよび圧力センサシート120pは、3枚が積層された状態で、一対のクリップレール130によってその両端が挟まれている。クリップレール130は、溝部に電子ペーパー110と温度センサシート120tと圧力センサシート120pとが挿入されると、上下の側壁によってこれらを挟持する。このクリップレール130は、電子ペーパー110、温度センサシート120tおよび圧力センサシート120pから着脱可能となっており、クリップレール130を取り外すことによって、電子ペーパー110から、温度センサシート120tおよび圧力センサシート120pを取り外すことができるようになっている。
電子ペーパー110は、無電源で画像等を保持することができるシート状の表示媒体である。この電子ペーパー110は、複写機に使用されている有機光導電材料からなる図示せぬ光導電層と、液晶表示材料からなる図示せぬ液晶層とが積層されて構成されており、表裏一対の透明電極に電圧を印加しながら光を照射すると、光の強弱が瞬間的に反射濃度に変換されて画像が記録され表示される。
111は、電子ペーパー110に付与され、電子ペーパー110を識別するためのRFID(Radio Frequency Identification)タグである。このRFIDタグ111には、電子ペーパー110の各々を識別するための電子ペーパーIDがそれぞれ記憶されており、この電子ペーパーIDを判別することによって、電子ペーパー110が一意に識別できるようになっている。
次に、図2を参照しながら、温度センサシート120tと圧力センサシート120pの構造について説明する。
図2(a)に示すように、温度センサシート120tには、m×n個のワイヤレスの温度センサ200t11〜200tmnが、温度センサシート120tの一面を均一に覆うように並べて設けられている。温度センサシート120tの形状はシート状であるため、この温度センサシート120tを電子ペーパー110に積層することができ、積層した状態であっても閲覧者は紙のように電子ペーパー110を閲覧することができる。
図2(b)に示すように、圧力センサシート120pには、m×n個のワイヤレスの圧力センサ200p11〜200pmnが、圧力センサシート120pの一面を均一に覆うように並べて設けられている。この圧力センサシート120pの形状も、温度センサシート120tと同様にシート状であり、電子ペーパー110に圧力センサシート120pを積層した状態であっても、閲覧者は紙のように電子ペーパー110を閲覧することができる。
温度センサ200t11〜200tmnは、電子ペーパー110の温度を測定するためのワイヤレスセンサであり、圧力センサ200p11〜200pmnは、電子ペーパー110にかかる圧力を測定するためのワイヤレスセンサである。温度センサ200t11〜200tmn,圧力センサ200p11〜200pmnは、所定の電波信号を受信すると、受信した電波信号の応答信号として検知した温度または圧力を示す電波信号を出力する。これらのワイヤレスセンサ(温度センサ200t11〜200tmn,圧力センサ200p11〜200pmn)の構造については、後に詳細に説明するため、ここではその説明を省略する。温度センサ200t11〜200tmnを備えた温度センサシート120tまたは圧力センサ200p11〜200pmnを備えた圧力センサシート120pを電子ペーパー110に積層させて用いることによって、電子ペーパー110表面の部分的な温度または圧力を測定することが可能となる。
また、温度センサシート120t,圧力センサシート120pのそれぞれに設けられた温度センサ200t11〜200tmn,圧力センサ200p11〜200pmnは、シート毎にその周波数が一意に異なっており、周波数を識別することによって温度センサシート120tおよび圧力センサシート120pを一意に識別できるようになっている。
図2の(a),(b)に示すように、温度センサ200t11〜200tmnおよび圧力センサ200p11〜200pmnは、温度センサシート120tと圧力センサシート120pとを積層した状態においてそれぞれが他のセンサと重複しない位置に配置されている。例えば、温度センサ200t11は、圧力センサ200p11,200p12,200p21,200p22のそれぞれと重複しない位置に設けられている。これは、センサ間の距離が近すぎることによってアンテナ間の相互干渉が発生して周波数が変化するといった不具合を防止するためである。
温度センサシート120tと圧力センサシート120pとを積層した状態であっても、相互に重ならないような位置に各々のセンサを配置することによって、センサが相互干渉して周波数が変化するといった不具合を防ぐことができる。
なお、以下の説明では、温度センサ200t11〜200tmnを各々区別する必要がない場合には、説明の便宜上、温度センサ200t11〜200tmnを「温度センサ200t」と称することとする。圧力センサ200p11〜200pmnについても同様であり、圧力センサ200p11〜200pmnを各々区別する必要がない場合には、これらをまとめて「圧力センサ200p」と称することとする。また、温度センサ200tと圧力センサ200pとを各々区別する必要がない場合には、温度センサ200tと圧力センサ200pとをまとめて「ワイヤレスセンサ200」と称して説明する。
また、以下の説明では、温度センサシート120tと圧力センサシート120pとを各々区別する必要がない場合には、これらをまとめて「センサシート120」と称することとする。
上述したように、ワイヤレスセンサ200を備えたセンサシート120を電子ペーパー110に積層させて用いることによって、電子ペーパー110の周囲の環境状態(物理量)を測定することが可能となり、この測定結果を用いて各種制御を行うことが可能となる。
また、上述した構成においては、センサシート120の一面を均一に覆うようにワイヤレスセンサ200が設けられているために、電子ペーパー110の全面について温度または圧力等の環境状態を測定することが可能であり、また検出点の密度が高いため全体として検知精度を高くすることが可能となる。
また、電子ペーパー110に積層されるセンサシート120の形状はシート状であるため、電子ペーパー110の閲覧者は、センサシート120が取り付けられていることを特に意識することなく、電子ペーパーユニット100があたかも一枚のシートであるかのように扱うことができる。
また、電子ペーパー110とセンサシート120とを別々の媒体とし、それらを積層させる構成をとることによって、電子ペーパー110にセンサ機能を組み込む必要がなく、従来の電子ペーパー110を用いて周囲の環境状態を測定することが可能となる。また、電子ペーパー110とセンサシート120とを着脱可能とすることによって、一度用いたセンサシート120を、電子ペーパー110から取り外して他の電子ペーパー110に取り付けることも可能であり、取り外して再利用を行うことが可能である。
(1−2)ワイヤレスセンサ200の構成
次に、本実施形態で用いるワイヤレスセンサ200について、その構成と動作の一例を以下に説明する。以下では、まずワイヤレスセンサ200の基本構成について説明し、その後温度センサ200tと圧力センサ200pの構成について説明する。
(1−2−1)ワイヤレスセンサ200の基本構成
まず、本実施形態で用いるワイヤレスセンサ200の基本構成について、図3を参照しながら説明する。
図3は、本発明の実施の形態に係るワイヤレスセンサ200の構成を示す図である。このワイヤレスセンサ200は、基台となる基板1と、該基板1上に形成され、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)が伝播する誘電体薄膜2と、誘電体薄膜2上に形成され、電気信号から弾性表面波又は弾性表面波から電気信号に変換する変換部としての一対の櫛型電極(IDT:Inter-digital Transducer)3A,3Bと、この一対の櫛型電極3A,3Bの一方にインピーダンスマッチング部5A,5Bを介して接続され、外部の送受信機との間で電波信号の授受を行う送受信部としてのアンテナ4A,4Bと、一対の櫛型電極3A,3Bの他方に接続されたグランド6A,6Bと、基板1の裏面に形成され、グランド6A,6Bにスルーホール(図示しない)を介して接続されたグランド電極7とを具備して構成されている。
このワイヤレスセンサ200における弾性表面波の周波数は、櫛型電極3A,3Bおよびインピーダンスマッチング部5A,5Bの形状で設定される。
なお、櫛型電極3A,3B、アンテナ4A,4B、インピーダンスマッチング部5A,5Bおよびグランド6A,6Bは、導電パターンにより一体的に形成される。この導電パターンの材料としては、Ti,Cr,Cu,W,Ni,Ta,Ga,In,Al,Pb,Pt,Au,Ag等の金属、またはTi−Al,Al−Cu,Ti−N,Ni−Cr等の合金を、単層もしくは2層以上の多層構造に積層することが好ましく、特に金属としてはAu,Ti,W,Al,Cuが好ましい。また、この金属層の膜厚は、1nm以上10μm未満とすることが好ましい。
(1−2−2)温度センサ200tの構成
次に、温度センサ200tの構成について述べる。上述したワイヤレスセンサ200を温度センサとして使用するためには、図3に示した誘電体薄膜2の材料にLiNbOを使用する。このLiNbOの結晶は、弾性表面波の伝搬速度が温度変化に対して敏感に変化する材質でその温度係数は約75×10−6/℃となる。この温度における伝搬速度の変化は、弾性表面波の周波数を変化させることになる。例えば、実験においては、温度が約100℃変化することにより、弾性表面波の中心周波数f0に対して約0.2〜0.3%程度周波数が変化する結果を得ている。
ここで、アンテナ4A,4B、インピーダンスマッチング部5A,5Bおよび櫛型電極3A,3Bは、外部から送信される電波信号の中心周波数f0の機械振動を発生するため、受信機により受信した電波信号の強度は、周波数の変化によりシフトされることになる。この温度センサ200tは、温度変化に応じて受信機における受信信号の強度が線形に変化する結果を得る。
(1−2−3)圧力センサ200pの構成
次に、ワイヤレスセンサ200を圧力センサとして用いた場合について説明する。
図4は圧力センサ200pの構成を示している。圧力センサ200pは、基台となるSi基板21と、該Si基板21上に酸化膜21Aを介して形成され、弾性表面波が伝播する誘電体薄膜22と、誘電体薄膜22上に形成され、電気信号から弾性表面波又は弾性表面波から電気信号に変換する変換部としての一対の櫛型電極23A,23Bと、この一対の櫛型電極23A,23Bの一方にインピーダンスマッチング部25A,25Bを介して接続され、外部の送・受信機との間で電波信号の授受を行う送受信部としてのアンテナ24A,24Bと、一対の櫛型電極23A,23Bの他方に接続されたグランド6A,6Bと、基板1の裏面に形成され、グランド26A,26Bにスルーホール(図示しない)を介して接続されたグランド電極7と、受圧部8とを具備している。この受圧部8は、起端が前記誘電体薄膜2に当節し先端が圧力センサ200pから若干突出するように設けられる。この受圧部8の先端に外部から圧力が加わることによって誘電体薄膜22が歪んで弾性表面波の周波数が変化する。
また、Si基板21の裏面側には異方性エッチングにより54.75度のテーパ面をなして凹部が形成されており、この底の部分が脆弱部となって外部からの圧力に反応するダイヤフラム21Bとなる。図面では、酸化膜21Aは便宜上厚く描写しているが、実際にはSi基板21と誘電体薄膜22との間での絶縁を確保できる厚さであればよい。
ここで、圧力センサ200pでは、図4に示した誘電体薄膜22の材料にLiTaOを使用する。このLiTaOの結晶は、弾性表面波の伝搬速度が圧力変化に対して敏感に変化する材質である。また、その温度係数は約18.0×10−6/℃であり、LiNbOの結晶に対して温度係数は約1/4と小さく10℃の温度変化に対して弾性表面波の変化率は0.005%程度にしかならないため、周囲の温度変化にはあまり影響されずに、圧力変化を検知することができる。
ダイヤフラム21B上には酸化膜21Aを介して誘電体薄膜22が配置されるため、このダイヤフラム21Bに外部から例えば2barの圧力が加わると、ダイヤフラム21Bが変形し、櫛型電極23A,23Bの電極間の幅を変えると共に、弾性表面波の速度が変化して中心周波数f0に対して周波数を0.2%程度変化させる。また、測定対象物の温度変化が著しい場合、温度センサとの併用で補正することも可能となる。
以上のように、この圧力センサ200pは、中心周波数f0に対して約0.2%程度周波数が変化することが検知されている。
また、櫛型電極23A,23Bの形状及び大きさは、外部の発信機から送信される電波の中心周波数f0の機械振動を発生させるため、受信機により受信した電波の強度は、周波数の変化によりシフトされることになる。このワイヤレスセンサでは、圧力変化に応じて受信機における受信信号の強度が線形的に変化する圧力センサを実現する。
なお、この圧力センサ200pでは、基板21に凹部を形成して底部をダイヤフラム21Bとしているが、酸化膜21Aのみでダイヤフラムとしてもよく、外部から加わる圧力が誘電体薄膜22に直接的或いは間接的に作用する形状であればよい。
(1−2−4)ワイヤレスセンサ200の基本動作
次に、ワイヤレスセンサ200の基本的な測定動作について、図3を参照しながら説明する。なお、図3(a)に示すワイヤレスセンサ200の平面図において、便宜上、信号が図面向かって左側から右側に移動するものとするが、実際には信号の流れには方向性がある訳ではない。
このワイヤレスセンサ200は、外部の発信機との間、受信機との間で電波信号の授受を行う。発信機から送信される電波信号はアンテナ4Aで受信され、この信号により櫛型電極3Aが誘電体薄膜2を励振して機械振動を発生させる。この機械振動は、誘電体薄膜2表面に弾性表面波を発生させる。この弾性表面波は、櫛型電極3Aから櫛型電極3Bに向けて移動し、櫛型電極3Bに到達した弾性表面波は、櫛型電極3Bで電気信号に変換されてアンテナ4Bを経由して送信される。受信機は、ワイヤレスセンサ200からの電波信号を受信する。
誘電体薄膜2の表面に発生する弾性表面波は、この誘電体薄膜2に加わった物理量(この実施形態では、温度・圧力)の変化によって、振幅、位相差、周波数等の属性が変化する。この弾性表面波の変化を電気信号として受信機で受信し、この受信機において、電気信号における属性の変化を解析する。これにより、受信機側では、ワイヤレスセンサ200に加わる物理量を計測することが可能となる。
(1−2−5)複数のワイヤレスセンサ200への対応
以上が、1つの周波数に対応したワイヤレスセンサの説明であったが、次に複数の周波数に対応できるワイヤレスセンサについて説明する。
図5に示すように、形状の異なる櫛型電極3A−1,3B−1…3A−4,3B−4が形成されたワイヤレスセンサ200´においては、外部から送信される電波の周波数により複数の周波数に対応した弾性表面波が誘電体薄膜2上に発生する。
例えば、櫛型電極3A−1,3B−1およびインピーダンスマッチング部5A,5Bで設定される弾性表面波の周波数をf1、櫛型電極3A−2,3B−2およびインピーダンスマッチング部5A,5Bで設定される弾性表面波の周波数をf2、櫛型電極3A−3,3B−3およびインピーダンスマッチング部5A,5Bで設定される弾性表面波の周波数をf3、櫛型電極3A−4,3B−4およびインピーダンスマッチング部5A,5Bで設定される弾性表面波の周波数をf4とする。
なお、図5では、グランドおよびグランド電極の図示は省略して描いている。
ここで、外部の発信機から周波数f1の電波信号が送信されると、櫛型電極3Aでは、この周波数f1に対応した電極3A−1が機械振動を発生し、この機械振動によって誘電体薄膜2上に弾性表面波が発生する。この弾性表面波が電極3B−1に伝達される。電極3B−1に伝達される弾性表面波は、環境状態の影響を受けてその属性が変化する。一方、他の櫛型電極3A−2,3B−2〜3A−4,3B−4においては、周波数f1に同調していないので、弾性表面波の発生やこれに基づく電波信号の送信は行われない。即ち、これらの櫛型電極3A−2,3B−2〜3A−4,3B−4は、各々周波数f2,f3,f4に同調するように設定されており、このため、周波数f2の電波をワイヤレスセンサ200´に送信した場合には、櫛型電極3A−2→3B−2という経路で弾性表面波が伝達され、この弾性表面波に対応した電波信号がアンテナ4Bを経由して出力される。
同様に、周波数f3の電波信号をワイヤレスセンサ200´に送信した場合には、櫛型電極3A−3→3B−3という経路で弾性表面波が伝達されてアンテナ4Bを経由して出力され、周波数f4の電波信号をワイヤレスセンサ200´に送信した場合には、櫛型電極3A−4→3B−4という経路で弾性表面波が伝達されてアンテナ4Bを経由して出力される。
従って、周波数f1,f2,f3,f4の順でワイヤレスセンサ200´に電波を送信すれば、これらに対応する応答信号を得ることができる。またこの場合、櫛型電極3B−1,3B−2,3B−3,3B−4(出力側)から出力される信号の変化帯域(環境状態による変化の幅)を重複しないように設定しておけば、周波数f1〜f4を同時にワイヤレスセンサ200´に出力しても、その応答信号として出力される4つの信号を分離して解析することができる。
ここで、4カ所の測定対象に個々に配置されたワイヤレスセンサ200を、ワイヤレスセンサ200−1,200−2,200−3,200−4とする。具体的には、ワイヤレスセンサ200は、弾性表面波の周波数が、櫛型電極3A,3Bの形状で設定されるため、ワイヤレスセンサ200−1には、図5に示したワイヤレスセンサ200´の櫛型電極3A−1,3B−1が形成され、ワイヤレスセンサ200−2にはワイヤレスセンサ200´の櫛型電極3A−2,3B−2が形成され、ワイヤレスセンサ200−3にはワイヤレスセンサ200´の櫛型電極3A−3,3B−3が形成され、ワイヤレスセンサ200−4にはワイヤレスセンサ200´の櫛型電極3A−4,3B−4が形成されるものとする。これにより、ワイヤレスセンサ200−1〜200−4の誘電体薄膜に発生する弾性表面波の周波数が、ワイヤレスセンサ200−1がf1、ワイヤレスセンサ200−2がf2、ワイヤレスセンサ200−3がf3、ワイヤレスセンサ200−4がf4となる。即ち、受信する電波信号の周波数f1〜f4によってワイヤレスセンサ200−1〜200−4が特定されることになる。
そして、周波数f1の電波信号ではワイヤレスセンサ200−1による測定が、周波数f2の電波信号ではワイヤレスセンサ200−2による測定が、周波数f3の電波信号ではワイヤレスセンサ200−3による測定が、周波数f4の電波信号ではワイヤレスセンサ200−4による測定が可能となる。
(2)第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
以下の説明では、第1の実施形態である電子ペーパーユニット100を形成する装置と、電子ペーパーユニット100を管理するためのシステムについて説明する。より具体的には、電子ペーパー110にセンサシート120を取り付けて電子ペーパーユニット100を形成する装置と、電子ペーパー110の識別情報とセンサシート120の識別情報とを管理するシステムについて説明する。
なお、本実施形態で用いる電子ペーパーユニット100の構成は、第1実施形態である電子ペーパーユニット100のそれと同様であるため、本実施形態で用いる電子ペーパーユニット100およびその構成要素については、第1実施形態で用いた符号と同じ符号を用いることとしてその説明を省略する。
(2−1)構成
(2−1−1)システム構成
まず、本実施形態に係るシステムの全体構成について説明する。このシステムは、電子ペーパー110の識別情報とセンサシート120の識別情報とを管理するためのシステムである。
図6は、本発明の第2実施形態に係るシステムの全体構成の一例を示す図である。図において、300は、例えばLAN(Local Area Network)やインターネット等のネットワークである。このネットワーク300には、画像形成ユニット400やクライアント装置500a,500b、管理サーバ装置600が接続されている。画像形成ユニット400やクライアント装置500a,500b、管理サーバ装置600は、ネットワーク300を介して他の装置とデータ通信を行うようになっている。
なお、図6においては図面が煩雑になるのを避けるために、画像形成ユニット、クライアント装置および管理サーバ装置をそれぞれ1乃至2つずつしか図示していないが、これらは実際にはもっと多数存在する。
クライアント装置500a,500bは、例えばパーソナルコンピュータ等の通信装置であり、CPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等によって構成される制御部と、HDD(Hard Disk Drive)等の記憶部と、モデムや各種通信装置等の通信部と、液晶ディスプレイ等の表示部と、キーボードやマウス等の操作部とを備えている。クライアント装置500a,500bの制御部は、通信部を介して画像形成ユニット400に文書データや画像データ等の画像形成用データを送信する。
画像形成ユニット400は、電子ペーパー110に画像形成を行う装置である。この画像形成ユニット400には、電子ペーパー110とセンサシート120とが収容されており、画像形成ユニット400は、電子ペーパー110に画像形成を行うと、その電子ペーパー110にセンサシート120を自動的に取り付けて電子ペーパーユニット100として排出する。
(2−1−2)画像形成ユニット400の構成
ここで、図7および図8を参照しながら、画像形成ユニット400の構成について以下に説明する。まず、図7を参照しながら画像形成ユニット400の画像形成プロセスに関する構成について説明し、その後図8を参照しながら画像形成ユニット400の制御および通信機能に関する構成について説明する。
図7は、画像形成ユニット400の全体構成の一例を示す図である。図において、440は、ユーザが各種の操作を行うためのユーザインタフェースである。このユーザインタフェース440は、タッチパネルとして機能する液晶ディスプレイを備えており、ユーザはこの液晶ディスプレイに触れることで各種操作を行うことができる。
410は、クライアント装置500a,500bから受信する文書データや画像データ等の画像形成用データに基づいて、電子ペーパー110に画像形成処理を行う画像形成部である。画像形成部410は、電子ペーパー110の透明電極に電圧を印加する電圧印加電極411と、画像書き込み用の調光素子によって構成された印字ヘッド412と、電子ペーパー110を搬送する搬送ロール413とを備えている。画像形成部410は、電子ペーパー110に対して、電圧印加電極411で電圧を印加しながら印字ヘッド412によって光を照射する。電子ペーパー110では、印字ヘッド412による照射光の強弱が瞬間的に反射濃度に変換されて画像が記録され表示される。画像形成が行われた電子ペーパー110は、搬送ロール413によって後述するセンサシート供給部に搬送される。
420は、電子ペーパー110を画像形成部410に供給する電子ペーパー供給部である。電子ペーパー供給部420は、電子ペーパー110を積み重ねて収容する電子ペーパートレイ421と、電子ペーパー110に付与されたRFIDタグ111に記憶された電子ペーパーIDを読み取るタグリーダ422と、電子ペーパー110を画像形成部410に搬送するためのローディングロール423とを備えている。電子ペーパートレイ421から供給される電子ペーパー110は、ローディングロール423によって画像形成部410へ搬送される。
タグリーダ422は、電子ペーパートレイ421から供給される電子ペーパー110に付与されているRFIDタグ111に対向する位置に配置され、RFIDタグ111に接触して記憶された電子ペーパーIDを読み取る。
次に、430は、画像形成部410から搬送された電子ペーパー110にセンサシート120を取り付けるセンサシート供給部である。センサシート供給部430は、センサシート120を積み重ねて収容するセンサシートトレイ431と、電子ペーパーユニット100を排出する排出部432とを備えている。電子ペーパー110は、画像形成部410からで画像形成がなされると、搬送ロール413によって1枚ずつセンサシート供給部430に搬送される。センサシート供給部430は、画像形成部410から搬入された1枚の電子ペーパー110と、2枚のセンサシート120とを積層させてその両端をクリップレール130で固定することによって電子ペーパーユニット100を生成し、生成した電子ペーパーユニット100を排出部432に排出する。
なお、第1実施形態では、センサシート120として温度センサシート120tと圧力センサシート120pとについて説明したが、センサシートトレイ431には、温度センサシート120tと圧力センサシート120p以外にも、ワイヤレスの湿度センサを複数備えた湿度センサシートや、ワイヤレスの光センサを備えた光センサシート等、複数の種類のセンサシート120がその種別毎に分別されて収容されている。湿度センサシートや光センサシートの構成が、第1実施形態で説明した温度センサシート120tや圧力センサシート120pと異なる点は、それぞれのセンサシートに設けるワイヤレスセンサの種類が異なる点であり、それ以外の構成については、温度センサシート120tや圧力センサシート120pのそれと同様である。そのため、湿度センサシートや光センサシート等の構成については、その詳細な説明を省略する。
なお、湿度センサシートや光センサシート等のセンサシートに設けられるワイヤレスの湿度センサや光センサ等の構成については、後に説明するためここではその詳細な説明を省略する。
クライアント装置500a,500bのユーザは、クライアント装置500a,500bを用いて画像形成ユニット400に文書データや画像データ等の画像形成用データを送信する際に、操作部を用いて2種類のセンサシート120(例えば温度センサシート120tと圧力センサシート120p、等)を選択する。なお、選択は文字や記号を入力することによって行ってもよく、アイコン等を表示してそれを選択することによって行ってもよい。クライアント装置500a,500bは、画像形成用データとともに選択されたセンサシート120の種別を示すシート種別情報を画像形成ユニット400に送信する。画像形成ユニット400は、画像形成用データとシート種別情報とを受信すると、受信した画像形成用データに基づいて電子ペーパー110に画像を形成するとともに、受信したシート種別情報に基づいてセンサシート120を選択し、選択された2種類のセンサシート120を電子ペーパー110に積層させて電子ペーパーユニット100を形成する。
次に、図8を参照しながら、画像形成ユニット400の制御および通信機能に関する構成について説明する。
図8は、画像形成ユニット400の通信機能に関する構成を説明するためのブロック図である。図において、450は、マイクロコンピュータからなり、CPUなどの演算装置や、ROM、RAM等(いずれも図示せず)を具備して構成されている。480は、例えばハードディスクなどの大容量記憶装置で構成された不揮発性の記憶部である。制御部450の演算装置は、ROM等のメモリや記憶部480に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、画像形成ユニット400の各部を制御する。また、記憶部480には、ワイヤレスセンサ200が検出した結果に基づいて周囲の環境状態(物理量)を算出する演算機能等のプログラムや、受信した電波信号の周波数の変化分から所定の環境状態を示す値を算出するためのテーブル(または算出式)等が記憶されている。制御部450は、このテーブルに基づいて、ワイヤレスセンサ200から受信する電波の周波数の変化分から所定の環境状態を示す値を算出する。
また、記憶部480には、画像形成用データ管理データベースDBが記憶されている。画像形成ユニット400の制御部450は、電子ペーパー110に画像を形成して電子ペーパーユニット100を生成する際に、電子ペーパー110に画像形成を行う画像形成用データについて、その画像形成用データを一意に識別するためのデータIDを生成する。そして、生成したデータIDとそのデータIDが示す画像形成用データとを、対応付けてこの画像形成用データ管理データベースDBに記憶させる。
460は、ネットワーク300に接続するためのモデムや各種通信装置を備えた通信部であり、制御部450による制御の下で、クライアント装置500a,500bや管理サーバ装置600とネットワーク300を介してデータ通信を行うようになっている。
470は、ワイヤレスセンサ200に電波を発信するとともに、ワイヤレスセンサ200(図8ではワイヤレスセンサ200−1,200−2,200−3,200−4)から発信される電波を受信するアンテナ等を備えた無線通信部である。上述したように、センサシート120のそれぞれに設けられたワイヤレスセンサ200はシート毎にその周波数が異なっているため、画像形成ユニット400の制御部450は、無線通信部470を介して受信した電波の周波数を識別することによってセンサシート120を一意に識別できるようになっている。本実施形態における制御部450は、周波数を識別することによってセンサシート120毎に一意に対応するセンサシートIDを特定し、このセンサシートIDによって各センサシート120の識別を行う。
なお、図8では4つのワイヤレスセンサ200−1,200−2,200−3,200−4を例示しているが、ワイヤレスセンサ200の数はこれに限定されるものではなく、実際には4以上の多数のワイヤレスセンサ200が用いられる。
画像形成ユニット400の制御部450は、電子ペーパー110に画像を形成して電子ペーパーユニット100を生成する際に、タグリーダ422で読み取った電子ペーパーIDと、センサシートIDと、電子ペーパー110に画像形成されたデータを示すデータIDとを、通信部460を介して管理サーバ装置600に送信する。
(2−1−3)管理サーバ装置600の構成
次に、図9を参照しながら、管理サーバ装置600の構成について説明する。
図において、610は、例えばCPUなどの演算装置や、ROMやRAMなどの各種メモリを備えた制御部である。620は、例えばハードディスクなどの大容量記憶装置で構成された不揮発性の記憶部である。制御部610の演算装置は、ROM等のメモリや記憶部620に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、管理サーバ装置600の各部を制御する。630は、ネットワーク300に接続するためのモデムや各種通信装置を備えた通信部であり、制御部610による制御の下でネットワーク300を介してデータ通信を行うようになっている。
管理サーバ装置600の記憶部620には、ID管理情報テーブルTBLが記憶されている。ID管理情報テーブルTBLは、電子ペーパーID、センサシートIDおよびデータIDを管理するためのテーブルである。管理サーバ装置600の制御部は、画像形成ユニット400から電子ペーパーID、センサシートIDおよびデータIDを受信すると、受信したこれらのIDを対応付けてID管理情報テーブルTBLに記憶させる。
図10は、ID管理情報テーブルTBLのデータ構成を示す図である。図10に示すように、ID管理情報テーブルTBLには、「電子ペーパーID」、「センサシートID1」、「センサシートID2」及び「データID」の各項目が互いに関連づけられている。このテーブルは、画像形成ユニット400で生成された電子ペーパーユニット100を構成する電子ペーパー110、センサシート120および電子ペーパー110に記憶された文書データまたは画像データを管理するために用いられるテーブルである。
ID管理情報テーブルTBLの各項目のうち、「電子ペーパーID」は、電子ペーパー110に付与されたRFIDタグ111に記憶されている情報であり、電子ペーパー110を識別するための情報である。「データID」は、電子ペーパー110に書き込まれた画像形成用データを識別するための識別情報である。「センサシートID1」,「センサシートID2」は、センサシート120を識別する識別情報である。このセンサシートIDは、センサシート120に設けられたワイヤレスセンサ200が発信する電波の周波数に基づいて特定される。
本実施形態における電子ペーパーユニット100は、1枚の電子ペーパー110と2枚のセンサシート120とによって構成される。「センサシートID1」は、電子ペーパーユニット100を構成する1枚目のセンサシート120のセンサシートIDを示す情報であり、「センサシートID2」は、2枚目のセンサシート120のセンサシートIDを示す情報である。
(2−2)動作例
次に、本実施形態の動作例について説明する。なお、以下では、電子ペーパー110に積層させるセンサシート120として温度センサシート120tと圧力センサシート120pとが選択された場合の動作について説明する。
(2−2−1)クライアント装置500aの動作
まず、ユーザが、画像形成用データと、温度センサシート120tを示すシート種別情報と、圧力センサシート120pを示すシート種別情報とを、クライアント装置500aの操作部を操作して入力あるいは選択すると、クライアント装置500aは、その画像形成用データとシート種別情報とを、通信部を介して画像形成ユニット400に送信する。
(2−2−2)画像形成ユニット400の動作
次に、画像形成ユニット400の動作について、図11を参照しつつ説明する。図11は、画像形成ユニット400の制御部450の動作を示すフローチャートである。
画像形成ユニット400の制御部450は、通信部460を介して画像形成用データとシート種別情報とを受信したことを検知すると(ステップS11;YES)、まず、受信した画像形成用データに対応するデータIDを生成し、生成したデータIDを制御部450のメモリに記憶させる(ステップS12)。続けて、電子ペーパー110を電子ペーパー供給部420から画像形成部410に搬送させる。このとき、搬送される電子ペーパー110に付与されているRFIDタグ111に記憶された電子ペーパーIDをタグリーダ422によって読み取らせ、読み取られた電子ペーパーIDを制御部450のメモリに記憶させる(ステップS13)。
画像形成部410に電子ペーパー110が搬送されると、画像形成部410は、受信した画像形成用データに基づいて電子ペーパー110に画像を形成し(ステップS14)、画像が形成された電子ペーパー110をセンサシート供給部430に搬送する。
センサシート供給部430に電子ペーパー110が搬送されると、制御部450は、クライアント装置500aから受信したシート種別情報に基づいて、センサシートトレイ431から供給するセンサシート120を選択する。本動作では、受信したシート種別情報は、温度センサシート120tと圧力センサシート120pとを示すため、制御部450は、センサシートトレイ431から温度センサシート120tと圧力センサシート120pとを供給させる。
このとき、制御部450は、温度センサシート120tと圧力センサシート120pのそれぞれに設けられた温度センサ200t,圧力センサ200pの電波を受信し、受信した電波の周波数に基づいてそれぞれのセンサシートIDを特定し、特定された2つのセンサシートIDを制御部450のメモリに記憶させる(ステップS15)。
そして、制御部450は、データIDと電子ペーパーIDと2つのセンサシートIDとをメモリから読み出し、それらを通信部460を介して管理サーバ装置600に送信する(ステップS16)。
続けて、画像形成ユニット400のセンサシート供給部430は、制御部450の制御の下に、搬送されてきた電子ペーパー110と、温度センサシート120t、圧力センサシート120pとを積層させ、クリップレール130によってその両端を固定させて電子ペーパーユニット100を形成し、形成した電子ペーパーユニット100を排出部432に排出する(ステップS17)。
ここで、センサシート供給部430が電子ペーパーユニット100を形成する動作について、図12を参照しながら説明する。
まず、センサシート供給部430は、電子ペーパー110と、温度センサシート120tと、圧力センサシート120pとを積層させる。センサシート供給部430の所定の位置には、クリップレール130が1対ずつ供給されるようになっており、センサシート供給部430は、積層された電子ペーパー110と温度センサシート120tと圧力センサシート120pとを、図12に示した矢印の方向にスライドさせ、クリップレール130に差し込んで固定させる。これによって電子ペーパーユニット100が形成される。
このように電子ペーパー110にセンサシート120が取り付けられることによって、電子ペーパー110の周囲の環境状態を測定することができるようになり、これによって各種の制御を行ったりサービスを提供したりすることが可能となる。例えば、電子ペーパーユニット100に加わる圧力または温度等の環境状態を測定することによって、ユーザがその電子ペーパーユニット100を手に持っているかを判断し、手に持っている場合には所定の制御を行うことによってサービスを提供するといったようなことが可能となる。
また、画像形成ユニット400が電子ペーパーユニット100を自動的に形成するため、ユーザ自身が電子ペーパー110にセンサシート120を取り付ける必要がなく、またセンサシート120が取り付けられていることを特に意識することなく電子ペーパーユニット100を閲覧することができる。
また、センサシート120として光センサや加速度等のセンサを備えたセンサシート等、複数の種類のセンサシート120を用いて、複数の種類のセンサを必要に応じて選択することができる。つまり、任意の電子ペーパー110と任意のセンサシート120とを積層させることができ、ユーザの所望する環境状態を測定するセンサシート120を用いることによって、ユーザのニーズに応じた制御を行うことが可能となる。
また、電子ペーパー110とセンサシート120とを取り外し可能とすることによって、電子ペーパー110およびセンサシート120を個々に再利用することが可能であり、コストが高くなることなく、電子ペーパー110の環境状態を測定することが可能である。
(2−2−3)管理サーバ装置600の動作
管理サーバ装置600の制御部610は、画像形成ユニット400から電子ペーパーIDとデータIDとセンサシートIDとを受信すると、受信されたそれらのIDを、ID管理情報テーブルTBLに記憶させる。
このID管理情報テーブルTBLを参照することによって、どの電子ペーパー110とセンサシート120とが組み合わされているか、どの電子ペーパー110にどのデータが記憶されているか、といった内容を確認することができる。つまり、ID管理情報テーブルTBLを用いて電子ペーパーIDとセンサシートIDと文書ファイルIDとが管理されることによって、画像形成ユニット400の管理者またはユーザは、どの電子ペーパー110とセンサシート120とデータとが組み合わされているかを容易に把握することができ、電子ペーパー110やセンサシート120を好適に管理することが可能となる。
(2−2−4)ワイヤレスセンサ200の信号処理動作
次に、ワイヤレスセンサ200を用いた周囲の環境状態の測定動作について、図8を参照しつつ説明する。なお、以下では、説明の便宜上、4つのワイヤレスセンサ200−1,200−2,200−3,200−4を用いて説明するが、ワイヤレスセンサ200の数はこれに限定されるものではなく、実際には4以上の多数のワイヤレスセンサ200が用いられる。
また、以下の説明では、画像形成ユニット400がワイヤレスセンサ200の電波を受信して周囲の環境状態を測定する動作について説明するが、本動作を行う装置は画像形成ユニット400に限定されるものではなく、他の装置であってもよい。
ワイヤレスセンサ200−1,200−2,200−3および200−4(以下、総称としてワイヤレスセンサ200として使用する)は、画像形成ユニット400の無線通信部470からの電波を受けて個々の櫛型電極で設定された周波数の弾性表面波を誘電体薄膜2上に発生させ、環境状態に応じて弾性表面波の周波数を変化させて無線通信部470に向けて環境状態の変化に対応した周波数の信号を送信する。そして、画像形成ユニット400の制御部450は、無線通信部470を介して受信した信号を解析して個々のセンサが設置された位置の周囲の環境状態を得る。
前述した如く、ワイヤレスセンサ200は、弾性表面波の周波数が櫛型電極3A,3Bの形状で設定される。この動作例に用いられるワイヤレスセンサ200−1には、図5に示したワイヤレスセンサ200´の櫛型電極3A−1,3B−1が形成され、ワイヤレスセンサ200−2にはワイヤレスセンサ200´の櫛型電極3A−2,3B−2が形成され、ワイヤレスセンサ200−3にはワイヤレスセンサ200´の櫛型電極3A−3,3B−3が形成され、ワイヤレスセンサ200−4にはワイヤレスセンサ200´の櫛型電極3A−4,3B−4が形成されている。これにより、ワイヤレスセンサ200の誘電体薄膜に発生する弾性表面波の周波数が、ワイヤレスセンサ200−1がf1、ワイヤレスセンサ200−2がf2、ワイヤレスセンサ200−3がf3、ワイヤレスセンサ200−4がf4となる。即ち、ワイヤレスセンサ200が受信する電波の周波数f1〜f4によってワイヤレスセンサ200−1〜200−4が特定されることになる。
続けて、画像形成ユニット400の制御部450の動作について説明する。
制御部450は、無線通信部470を介して周波数f1,f2,f3,f4の矩形状波を合わせた電波を発信する。また、制御部450は、ワイヤレスセンサ200から信号を受信すると、受信した信号をデジタル化し、デジタル化された情報に基づいて解析・演算を行う。
前述した如くに、ワイヤレスセンサ200−1,200−2,200−3および200−4では、無線通信部470からの電波を受けて個々の櫛型電極で設定された周波数の弾性表面波を誘電体薄膜2上に発生させる。即ち、誘電体薄膜2上に発生する弾性表面波の周波数は、ワイヤレスセンサ200−1がf1、ワイヤレスセンサ200−2がf2、ワイヤレスセンサ200−3がf3、ワイヤレスセンサ200−4がf4となる。そして、ワイヤレスセンサ200−1,200−2,200−3および200−4は、各部位の環境状態に応じた周波数変化の生じた電波を画像形成ユニット400の無線通信部470に送信する。
次に、制御部450における処理を図13のフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御部450は、無線通信部470を介してワイヤレスセンサ200−1〜200−4からの電波信号を受信する(ステップS1)。受信される電波信号は、ワイヤレスセンサ200−1〜200−4から送信された異なる周波数の電波信号である。制御部450は図示しないカウンタを「n=0」に設定する(ステップS2)。
制御部450は、周波数f1近傍を抽出するBPF処理を行い(ステップS3)、予め記憶部480に記憶されたテーブルからワイヤレスセンサ200−1によって計測された物理量を算出する(ステップS4)。さらに、この結果をRAMに記憶する(ステップS5)。
制御部450はカウンタを歩進して「n=n+1」とし(ステップS6)、このnが4以上になったか否かを判定する(ステップS7)。この判定で、カウンタ値「4」未満の場合には各センサからの換算が終了していないために、ステップS3以降の処理を続行し、カウンタ値「4」に達した場合には、4個のセンサに対しての測定結果が算出されたものとして、次のステップS8に移る。
ステップS8では、制御部450はRAMに記憶されたワイヤレスセンサ200−1〜200−4の測定結果を図示しないモニタ等に表示する。或いは、各センサからの環境状態に対する測定結果に基づき、各センサが設置された測定対象に対応した各種処理を行う。
この使用例においては、周波数に応じてセンサを識別することにより、個々のセンサからの測定結果を得ることができる。
なお、この例では、各センサを識別する手段として、櫛型電極3A,3Bの形状及び大きさを異ならせて、誘電体薄膜2に発生する表面弾性波の周波数を個々に設定し、この周波数で識別させるようにしている。センサを識別する手段はこれに限らず、櫛型電極の形状及び大きさを同形状にして櫛型電極間の離間距離d(図3参照)を異ならせることによっても実現することができる。
具体的には、櫛型電極間の離間距離を異ならせることで、誘電体薄膜上に発生する表面弾性波の時間が異なる。この点に着目して発信機の信号発信から受信機での信号受信までの時間を計測することによりセンサの識別化をはかっても良い。
(3)第3実施形態
(3−1)構成
次に、本発明の第3実施形態の構成について説明する。
図14は、本発明の第3実施形態である画像形成ユニット400´の構成を示す図である。本実施形態の画像形成ユニット400´が第2実施形態の画像形成ユニット400と異なる点は、電子ペーパーユニット100からクリップレール130を取り外して電子ペーパー110とセンサシート120とに分解するシート取外部を備えている点であり、その他の構成要素やおおよその処理については画像形成ユニット400と同様である。そこで、以下においては上述の画像形成ユニット400との相違点を中心に行うこととし、画像形成ユニット400と同様の構成要素や処理については同じ符号を付与して適宜その説明を省略する。
図14に示す画像形成ユニット400´において、490は、電子ペーパーユニット100からクリップレール130を取り外して電子ペーパー110とセンサシート120とに分解するシート取外部である。このシート取外部490は、ユーザが電子ペーパーユニット100を差し込むためのユニット挿入部491と、電子ペーパー110を電子ペーパートレイ421に搬送するための電子ペーパー搬送ロール492と、センサシート120をセンサシートトレイ431に搬送するためのセンサシート搬送ロール493とを備えている。
(3−2)動作
続けて、本実施形態の動作について説明する。
画像形成ユニット400´のユニット挿入部491から電子ペーパーユニット100が挿入されると、シート取外部490は、その電子ペーパーユニット100からクリップレール130を取り外して電子ペーパー110とセンサシート120とに分解する。そして、電子ペーパー搬送ロール492によって電子ペーパー110を電子ペーパートレイ421に搬送し、センサシート搬送ロール493によってセンサシート120をセンサシートトレイ431に搬送する。
また、このとき、画像形成ユニット400´の制御部450は、分解された電子ペーパー110の電子ペーパーIDをタグリーダ422によって読み取らせるとともに、センサシート120のワイヤレスセンサ200からの電波によってセンサシートIDを特定し、電子ペーパーIDとセンサシートIDとを、通信部460を介して管理サーバ装置600に送信する。
管理サーバ装置600は、電子ペーパーIDとセンサシートIDとを受信すると、受信された電子ペーパーIDまたはセンサシートIDをキーとしてID管理情報テーブルTBLを検索し、検索された電子ペーパーIDまたはセンサシートIDを有するレコードをID管理テーブルTBLから削除する。
このように電子ペーパー110とセンサシート120とを取り外すことによって、電子ペーパー110およびセンサシート120を個々に再利用することが可能であり、コストが高くなることなく電子ペーパーの環境状態を測定することが可能になる。また、電子ペーパー110とセンサシート120とを取り外した場合にID管理情報テーブルTBLから対応するレコードを削除することによって、電子ペーパーIDやセンサシートIDを好適に管理することが可能となる。
(4)変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその一例を示す。
(4−1)
上述した実施形態では、電子ペーパー110と2枚のセンサシート120とを積層させて電子ペーパーユニット100を構成したが、電子ペーパーユニットの構成をこれに限定するものではなく、好適に電子ペーパー110の環境状態を測定できるものであれば他のどのような構成であってもよい。例えば、1枚の電子ペーパー110と1枚のセンサシート120とを積層させて構成するようにしてもよく、また、3枚以上の複数のセンサシート120を積層させて構成するようにしてもよい。
また、電子ペーパー110の枚数は1枚に限定されるものではなく、例えば図15に示すように、電子ペーパー110a,センサシート120a,センサシート120b,電子ペーパー110bの4枚をこの順番に積層させて、画像や文書を両面に表示できるような構成にしてもよい。
また、上述した第1の実施形態においては、温度センサシート120tと圧力センサシート120pとを積層した状態においてそれぞれが他のワイヤレスセンサ200と重複しないような位置にワイヤレスセンサ200を配置するようにしたが、ワイヤレスセンサ200の配置位置をこれに限定するものではなく、環境状態を好適に測定できるものであればどのような配置方法であってもよい。例えば、図16に示すように、1枚目のセンサシート120aと2枚目のセンサシート120bのそれぞれのワイヤレスセンサ200の位置が重複する位置に配置されていてもよい。
また、電子ペーパーユニット100は、図17に示すような構成であってもよい。図17は、電子ペーパーユニットの構成の一例を示す図である。図において、101は、シート状の形状をした電子ペーパーユニットであり、画像または文書が表示される表示エリア101aと、表示エリア101aの周囲に設けられた縁辺エリア101bとを備えており、縁辺エリア101bには、複数のワイヤレスセンサ200が設けられている。このように、表示エリア101aの周辺にワイヤレスセンサ200を配置することによって、電子ペーパーユニット101を薄構造とすることができる。
(4−2)
上述した実施形態では、1種類のワイヤレスセンサ200が複数配置されたセンサシート120を用いたが、電子ペーパー110の周囲の環境状態を好適に測定できるものであればどのような構成であってもよく、複数の種類のワイヤレスセンサ200が1枚のセンサシートに配置された構成であってもよい。例えば、図18に示すような、温度センサ200tと圧力センサ200pとが千鳥格子状に配置されているような構成であってもよい。このような構成にすることによって、1枚のセンサシート120で複数の種類の環境状態を測定することが可能となり、電子ペーパーユニット100を薄く構成することが可能となる。
(4−3)
上述した第2の実施形態では、画像形成ユニット400は、電子ペーパー110とセンサシート120とをクリップレール130に差し込むことによってそれらを固定させて電子ペーパーユニット100を形成したが、電子ペーパーユニット100の形成方法をこれに限定するものではなく、電子ペーパー110とセンサシート120とが好適に固定できるものであればどのような方法であってもよい。電子ペーパー110とセンサシート120との固定方法について、図19から図26を参照しながらその一例を以下に説明する。
図19は、電子ペーパー110の外観を示す斜視図であり、図示のように電子ペーパー110の対向する2つの辺に沿って断面がフック形状となっているレール115が設けられている。この場合、電子ペーパー110の上面に設けられているレール115,115は、上部が内側に突出しており、電子ペーパー110の下面に設けられているレール115,115は下部が外側に突出している。センサシート120も上記と同様のレール115が取り付けられている。ここで、図20に電子ペーパー110とセンサシート120の断面を示す。これらの電子ペーパー110とセンサシート120を重ねるときは、図20に示すように一方の下面のレール115と他方の上面のレール115の突出部を互いに重ねるようにして、レール115の長手方向に差し込んで行く。図21は、電子ペーパー110とセンサシート120が重ねられた状態におけるこれらの断面図である。
また、図20においては、電子ペーパー110(またはセンサシート120)の両端の上面と下面にレールを設ける構成としたが、図22に示すように、上面にレールが挿入される細長い溝を設け、この溝にレール115を挿入して電子ペーパー110とセンサシート120とを互いに固定してもよい。図23は、両者が互いに固定された状態を示す断面図である。
また、図24に示すように、電子ペーパー110(またはセンサシート120)に設けるレールは、長手方向に連続して設けず、部分的に設けてもよい。図24の例は3カ所に設けた場合を示している。
また、図25および図26に示すように、電子ペーパー110(またはセンサシート120)の上面(または下面)に円形凸部118を設け、下面(または上面)の対応する位置に円形凹部119を設けて、円形凹部119に円形凸部118を嵌入させることによって電子ペーパー110とセンサシート120とを連結させて固定するようにしてもよい。
また、図27に示すように、電子ペーパー110a,110bおよびセンサシート120a,120bの片面または両面に面ファスナー等の留め具140を設け、この留め具140によって固定させるようにしてもよい。
(4−4)
上述した実施形態では、電子ペーパー110にセンサシート120を取り付けるようにしたが、センサシート120を取り付ける表示媒体は電子ペーパー110に限定されるものではなく、例えば用紙であってもよい。表示媒体として用紙を用いた場合であっても、センサシート120は着脱可能であるため、センサシート120を再利用することが可能であり、コストが高くなることなく、表示媒体の環境状態を測定することが可能である。
(4−5)
上述した第2実施形態では、ユーザは複数の種類のセンサシート120から所望する種類のセンサシート120を選択し、画像形成ユニット400は、選択された種類のセンサシート120を電子ペーパー110に取り付けるようにしたが、複数の種類のセンサシート120から選択できるようにする必要はなく、電子ペーパー110に取り付けるセンサシート120を予め設定しておくようにしてもよい。また、1種類のセンサシート120のみを用いるようにしてもよい。
また、センサシートの種類をユーザが選択するのではなく、画像形成用データの内容等の所定の情報に基づいて、画像形成ユニット400の制御部450がセンサシートの種類を選択するようにしてもよい。
また、上述した第2の実施形態では、ユーザがクライアント装置500を操作して、クライアント装置500からシート種別情報を送信するようにしたが、ユーザが画像形成ユニット400の操作部を用いて直接シート種別情報を入力するようにしてもよい。
(4−6)
上述した実施形態では、電子ペーパーに画像を形成する画像形成ユニット400を用いたが、電子ペーパーではなく用紙に画像を形成する画像形成装置を用いるようにしてもよく、また用紙と電子ペーパーの両方に画像を形成できる装置を用いてもよく、画像が形成される表示媒体はどのようなものであってもよい。
用紙と電子ペーパーの両方に対応する画像形成ユニットを用いる場合は、ユーザは、操作部またはクライアント装置の操作部を用いて用紙と電子ペーパーのどちらに画像を形成するかを選択できるようにし、画像形成ユニットは、操作部から入力されるかまたはクライアント装置から受信する情報に基づいて、用紙または電子ペーパーを選択し、選択された表示媒体に対して画像を形成するとともに、その表示媒体にセンサシートを取り付けるようにすればよい。
(4−7)
また、画像形成ユニット400の形状は、第2実施形態または第3実施形態の形状に限定されるものではなく、例えば既存の画像形成装置にセンサシート供給部を取り付ける構成であってもよい。以下に図28を参照しながらその構成の一例を説明する。
図28において、700は、プリンタや複写機等の画像形成装置であり、表示媒体供給部710や画像形成部720を備えている。730は、電子ペーパーにセンサシートを取り付けるセンサシート供給装置であり、画像形成装置700に取り付け可能となっている。
センサシート供給装置730が既存の画像形成装置700に取り付け可能であることによって、画像形成装置700が画像形成を行った用紙や電子ペーパー等の表示媒体にセンサシートを取り付けることができ、これにより、ユーザが従来使用している画像形成装置700を用いて用紙や電子ペーパー等の表示媒体に加わる温度や圧力等の環境状態を測定することが可能となる。
また、上述したセンサシート供給装置730は、画像形成装置700に取り付けずにセンサシート供給装置730単体で用いるようにしてもよい。この場合は、ユーザが電子ペーパーをセンサシート供給装置730に搬入できるようにし、センサシート供給装置730が、搬入された電子ペーパーに自動的にセンサシートを取り付けるようにすればよい。
(4−8)
また、上述した第2,第3の実施形態では、ID管理情報テーブルTBLを管理サーバ装置600に設け、管理サーバ装置600が電子ペーパーIDやセンサシートIDを管理するようにしたが、電子ペーパーIDやセンサシートIDの管理方法は、これに限定されるものではなく、電子ペーパーIDやセンサシートIDを好適に管理できる方法であればどのようなものであってもよい。例えば、ID管理情報テーブルTBLを画像形成ユニット400やクライアント装置500に設けて、画像形成ユニット400またはクライアント装置500で管理するようにしてもよい。
また、文書データや画像データ等の画像形成用データを識別するデータIDについても、画像形成ユニット400ではなく、クライアント装置500や管理サーバ装置600等の他の装置が発行するようにしてもよい。
(4−9)
また、上述した第2,第3の実施形態では、RFIDタグに記憶された電子ペーパーIDによって電子ペーパーを識別するようにしたが、電子ペーパーの識別方法はこれに限定されるものではなく、電子ペーパーを好適に識別できる方法であればどのような方法であってもよい。例えば、電子ペーパーにバーコードを付与し、このバーコードによって電子ペーパーを識別するようにしてもよい。
(4−10)
また、上記実施形態では、ワイヤレスセンサの周波数を違えることによってそれぞれを識別するようにしたが、ワイヤレスセンサの識別方法をこれに限定するものではなく、その応答信号を区別できるものであればどのような方法を用いてもよい。
また、ワイヤレスセンサに送信する波形は矩形状波に限らず、測定が行えるのであれば、三弦波や三角波等、任意の波形を用いてもよい。
(4−11)
なお、センサシートに設けるワイヤレスセンサの構成は、上記実施形態で説明した構成に限定するものではなく、好適に電子ペーパーの環境状態を検出できるものであればどのような構成であってもよい。
(4−12)
前記実施形態におけるワイヤレスセンサ200の各部の材質は、以下の材質であってもよい。
基板1の材料としては、Si,Ge,ダイヤモンド等の単体半導体、ガラス、AlAs,AlSb,AIP,GaAs,GaSb,InP,InAs,InSb,AlGaP,AlLnP,AlGaAs,AlInAs,AlAsSb,GaInAs,GaInSb,GaAsSb,InAsSb等のIII-V系の化合物半導体、ZnS,ZnSe,ZnTe,CaSe,CdTe,HgSe,HgTe,CdS等のII−VI系の化合物半導体、導電性或いは半導電性の単結晶基板としてはNb,La等をドープしたSrTiO,AlをドープしたZnO,In,RuO,BaPbO,SrRuO,YBaCu7−X,SrVO,LaNiO,La0.5Sr0.5CoO,ZnGa,CdGa,MgTiO.MgTi等の酸化物、またはPb,Pt,Al,Au,Ag等の金属等が挙げられるが、既存の半導体プロセスとの適合性やコスト面から、Si,GaAs、ガラス等の材料を用いることが好ましい。
また、誘電体薄膜2の材質はLiNbO,LiTaOに限らず、SiO,SrTiO,BaTiO,BaZrO,LaAlO,ZrO,Y8%−ZrO,MGO,MgAl,LiTaO,AlVO,ZnO等の酸化物、ABO型のペロブスカイト型としてBaTiO,PbTiO,Pb1−XLa(ZrTi1−y1−X/4(x,yの値によりPZT,PLT,PLZT),Pb(Mg200−3Nb2/3)O,KNbO等の正方系、斜方系或いは疑立方晶系材料、疑イルメナイト構造体としてLiNbO,LiTaO等に代表される強誘電体等、またはタングステンブロンズ型として、SrBa1−XNb,PbBaNb等が挙げられる。この他に、BiTi12,PbKNb15,KLiNb15、さらに以上列挙した強誘電体の置換誘電体等から選択される。さらに、鉛を含むABO型のペロブスカイト型酸化物が好適に用いられる。特に、これらの材料のうちLiNbO,LiTaO,ZnO等の材料は、弾性表面波の表面速度、圧電定数等の変化が顕著でより好ましい。誘電体薄膜2の膜厚は、目的に応じて適宜選択されるが、通常は0.1μmから10μmの間に設定されるようになる。
また、この誘電体薄膜2は、櫛型電極3における電気機械結合係数/圧電係数、或いはアンテナ4の誘電損失等の観点から、エピタキシャルまたは単一配向性を有することが好ましい。また、誘電体薄膜2上にGaAS等のIII−V族半導体或いはダイヤモンド等の炭素を含有する薄膜を形成してもよい。これにより、弾性表面波の表面速度、結合係数、圧電定数等が向上できる。
(4−13)
上述した実施形態では、センサシートに設けるワイヤレスセンサとして、圧力センサと温度センサについて説明したが、センサシートに設けるワイヤレスセンサの種別をこれに限定するものではなく、例えば湿度センサや光センサ、加速度など、検知する環境状態はどのようなものであってもよい。その一例として、湿度、加速度、光を測定するワイヤレスセンサについて、その構成の一例を以下に説明する。
<湿度センサ>
実施形態で用いたワイヤレスセンサ200を湿度センサとして利用する場合について以下に説明する。湿度センサとして使用するためには、図3に示した誘電体薄膜2の材料にLiTaOを使用する。
また、LiTaOの表面に酢酸セルロースの薄膜を約10μmでスピンコートにより形成する。この酢酸セルロースは吸水性を持ち、湿度10%〜70%RH(相対湿度パーセント)の間に比誘電率が約50%変化する性質を有する。このように誘電率の変化する膜をLiTaO上に形成することにより、例えば、実験においては、湿度が10%〜70%変化することにより、弾性表面波の速度に約0.06%の変化が得られている。また、測定対象物の温度変化が著しい場合、温度センサとの併用で補正することも可能となる。
以上のように、湿度センサとしてワイヤレスセンサ200を用いた場合には、実験結果から中心周波数f0に対して約0.06%程度周波数が変化することが検知されている。
<加速度センサ>
次に、ワイヤレスセンサ200を加速度センサとして用いた場合について説明する。
図29は加速度センサの構成を示している。加速度センサ30は、前述したワイヤレスセンサ200の矩形状の基板1の一方に、他方を浮かせる台座31を形成したものである。これにより、加速度センサ30は片持ち支持の構造となり、図29(b)に示すように力F(F=m×α(m:質量、α:加速度))が基板1の他方に加わると、この加速度に対応して基板1に撓みが発生し、この撓みを誘電体薄膜2で測定するようになる、所謂歪みゲージとして構成される。
加速度センサとして使用するためには、図29に示した誘電体薄膜2の材料にLiTaOを使用する。
加速度(例えば、980m/s)が基板1の他方に加わると、この加速度に対応して基板1に撓みが生じ、この撓みが誘電体薄膜22に伝わり、櫛型電極23A,23Bの電極間の幅を変えると共に、弾性表面波の速度が変化して中心周波数を対して周波数を0.1%程度変化させる。また、測定対象物の温度変化が著しい場合、温度センサとの併用で補正することも可能となる。
以上のように、加速度センサ30は、中心周波数f0に対して約0.1%程度周波数が変化することが検知されている。
<光センサ>
次に、ワイヤレスセンサを光センサとして用いた場合について説明する。
図30は光センサの構成を示している。光センサ40は、前述したワイヤレスセンサ200のくし型電極3A,3Bの一方に、インピーダンス変換器49及び受光素子であるフォトダイオード48を形成したものである。これを光センサとして使用するためには、図3に示した誘電体薄膜2の材料にLiTaOを使用する。
ある照度(例えば、1000lx)を持った光がフォトダイオード48に加わると、この光量に対応してフォトダイオード48のインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化は櫛形電極3Bのインピーダンスとマッチングさせるインピーダンス変換器49を通して櫛型電極3Bに伝わる。ここで、櫛型電極3Bにおけるインピーダンス変化は、入力側の櫛型電極3Aから伝搬してきた弾性表面波を櫛型電極3Bで反射させる際の反射強度を変化させる。櫛型電極3Aは、この反射弾性表面波を再び受信し電磁波として外部に送信する。このように構成されたワイヤレスセンサ200においては、標準電界強度に対して約0.1%程度変化する。
本発明の第1の実施形態である電子ペーパーユニットの構成を示す図である。 同実施形態のセンサシートの構成を示す図である。 同実施形態のワイヤレスセンサの構造を示す図である。 同実施形態の圧力センサの構造を示す図である。 同実施形態のワイヤレスセンサの構造を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係るシステムの全体構成を示す図である。 同実施形態の画像形成ユニットの構成を示す図である。 同実施形態の画像形成ユニットの通信機能に関する構成を示すブロック図である。 同実施形態の管理サーバ装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態のID管理情報テーブルのデータ構成を示す図である。 同実施形態の制御部の動作を示すフローチャートである。 同実施形態の電子ペーパーユニットの形成動作を説明するための図である。 受信機における温度測定処理を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態である画像形成ユニットの構成を示す図である。 電子ペーパーユニットの構成例を示す図である。 電子ペーパーユニットの構成例を示す図である。 電子ペーパーユニットの構成例を示す図である。 センサシートの構成例を示す図である。 電子ペーパーの構成例を示す斜視図である。 電子ペーパーとセンサシートの構成例を示す断面図である。 電子ペーパーとセンサシートの固定方法の一例を示す図である。 電子ペーパーとセンサシートの構成例を示す断面図である。 電子ペーパーとセンサシートの固定方法の一例を示す図である。 電子ペーパーの構成例を示す斜視図である。 電子ペーパーとセンサシートの構成例を示す断面図である。 電子ペーパーとセンサシートの固定方法の一例を示す図である。 電子ペーパーとセンサシートの構成例を示す断面図である。 画像形成ユニットの構成を示す図である。 ワイヤレス加速度センサの構造を示す図である。 ワイヤレス光センサの構造を示す図である。
符号の説明
100…電子ペーパーユニット、110…電子ペーパー、111…RFIDタグ、120t…温度センサシート、120p…圧力センサシート、130…クリップレール、200…ワイヤレスセンサ、300…ネットワーク、400…画像形成ユニット、410…画像形成部、411…電圧印加電極、412…印字ヘッド、420…電子ペーパー供給部、421…電子ペーパートレイ、422…タグリーダ、430…センサシート供給部、431…センサシートトレイ、440…ユーザインタフェース、450…制御部、460…通信部、470…無線通信部、480…記憶部、500…クライアント装置、600…管理サーバ装置、1…基板、2…誘電体薄膜、3A,3B…櫛型電極、5A,5B…インピーダンスマッチング部、4A,4B…アンテナ、6A,6B…グランド、7…グランド電極、8…受圧部。

Claims (12)

  1. 所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として周囲の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段を備えるシート。
  2. 前記物理量は、周囲の温度または圧力または光または加速度の少なくともいずれかひとつであることを特徴とする請求項1記載のシート。
  3. 前記ワイヤレス測定手段は、電波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、
    前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生するとともに、前記弾性表面波の属性が前記物理量によって変化する振動媒体部と、
    前記弾性表面波を電気信号に変換して電波信号として出力する送信部と
    を備えることを特徴とする請求項1記載のシート。
  4. 所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として周囲の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段を備えるシートと、
    前記シートに積層されたシート状の表示媒体と
    を備えることを特徴とする表示媒体ユニット。
  5. 前記シートは、前記表示媒体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項4記載の表示媒体ユニット。
  6. 前記表示媒体は、電子ペーパーであることを特徴とする請求項4記載の表示媒体ユニット。
  7. 前記ワイヤレス測定手段は、電波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、
    前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生するとともに、前記弾性表面波の属性が前記物理量によって変化する振動媒体部と、
    前記弾性表面波を電気信号に変換して電波信号として出力する送信部と
    を備えることを特徴とする請求項4記載の表示媒体ユニット。
  8. 所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として周囲の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段を備えるシートを複数収納する収納部と、
    シート状の表示媒体を搬入する搬入手段と、
    前記収納部から1または複数のシートを取り出すとともに、前記搬入手段が搬入した前記表示媒体に対して積層するように取り付ける取付手段とを備えることを特徴とするシート取付装置。
  9. 前記収納部は複数種類の前記シートを収納し、
    前記収納部内のシートの種類を選択する選択手段を備え、
    前記取付手段は、前記選択手段によって選択された種類のシートを前記収納部から取り出すとともに、前記搬入手段が搬入した前記表示媒体に対して積層するように取り付けることを特徴とする請求項8記載のシート取付装置。
  10. 前記シートに備えられた前記ワイヤレス測定手段から出力される電波信号を受信する受信手段と、
    前記シートを識別するシート識別情報を、前記受信手段によって受信された電波信号に基づいて特定するシート識別情報特定手段と、
    前記表示媒体に取り付けられ、前記表示媒体を識別する識別情報を有する識別子から識別情報を読み取る媒体識別情報読取手段と、
    前記取付手段によって積層された前記シートおよび前記表示媒体について、前記媒体識別情報読取手段が読み取った識別情報と前記シート識別情報特定手段によって特定されたシート識別情報とを対応付けて、所定の通信装置に送信する送信手段と
    を備えることを特徴とする請求項8記載のシート取付装置。
  11. 前記シートに備えられた前記ワイヤレス測定手段から出力される電波信号を受信する受信手段と、
    前記シートを識別するシート識別情報を、前記受信手段によって受信された電波信号に基づいて特定するシート識別情報特定手段と、
    前記表示媒体に取り付けられ、前記表示媒体を識別する識別情報を有する識別子から識別情報を読み取る媒体識別情報読取手段と、
    前記取付手段によって積層された前記シートおよび前記表示媒体について、前記媒体識別情報読取手段が読み取った識別情報と前記シート識別情報特定手段によって特定されたシート識別情報とを対応付けて記憶する記憶手段と
    を備えることを特徴とする請求項8記載のシート取付装置。
  12. 所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として周囲の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段を備えるシートが積層されて取り付けられたシート状の表示媒体から、前記シートを取り外す取外手段を備えることを特徴とするシート取外装置。
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