JP2007121997A - 磁場及び電場の一方または両方を用いたエネルギー線反射または遮蔽材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁場及び電場の一方または両方を用いてエネルギー線の反射または遮蔽方向を制御することにより、各種の煩雑な工程を要せずに、所望の方向にエネルギー線を反射または遮蔽させることのできる材料を製造する方法を提供し、また、この技術を用いた装置を提供することにある。
【解決手段】磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射部材に磁場及び電場の一方または両方を印加して、エネルギー線反射部材を印加した磁場及び／または電場に応じた方向に配向させ、固定することにより、エネルギー線反射部材の向きに応じた所望の方向にエネルギー線を反射する材料を製造するエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁場及び電場の一方または両方を用いて、エネルギー線を所望の方向に反射または遮蔽させることができるエネルギー線反射材料またはエネルギー線遮蔽材料を製造する方法、及びその技術を適用した装置に関する。

従来のエネルギー線反射または遮蔽材料の製造方法は、エネルギー線反射または遮蔽部材を機械的に所望の方向に向け固定する方法が主である。この場合、位置決めや固定などの工程が必要で、反射(遮蔽)部材が小さい場合や多くの反射（遮蔽）部材をアレイ状に製造する場合には、非常に多くの工程が必要になる。

エネルギー線を反射させる方法としては、電磁波のうち特に可視領域の電磁波に対する反射部材が良く知られており、その最も一般的な反射材の例として鏡が挙げられる。鏡は、レンズやプリズムのような主要な光学部品であり、最終製品の小型化、機能の高密度化に伴いより小さいものが用いられている。この場合、鏡を所望の方向に向け固定する必要があり、例えば、鏡を機械的に駆動、固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１または２参照）。

一方、磁場を用いる技術については、磁気異方性を有する部材を配向させる方法が数多く考案されており（例えば、特許文献４〜７参照）、また、電場を用いる技術についても、誘電率異方性を有する部材を配向させる方法が数多く考案されている（例えば、特許文献８、９参照）。

特開２００５−１６５３３３ 特開２００５−１０９３１０ 特開平９−１１３８９９ 特願平４−１４９２９９ 特開平５−４０２７ 特開平５−３３４６５２ 特開平５−２６４９９６ 特願平４−７０５６４ 特開平５−８６５６８

しかし、特許文献１または２に記載された鏡を機械的に駆動、固定する方法を用いて所望の方向に光を反射させるためには、鏡を傾ける必要があるため、固定用の機構や傾きに伴う余分なスペースが必要になる。

また、エネルギー線の反射部材としては、マイクロミラーアレイのように、微細な鏡を複数並べ入射光を任意の方向に集積、拡散させるタイプがあるが、微細な鏡を数多く並べるのは困難である。一般的には、フォトリソグラフィーを用いて作られている場合（例えば、特許文献３参照）が多いが、フォトリソグラフィーはマスクや露光機等が必要で、マスクの位置合わせや洗浄に伴う廃液などのコスト、工程の複雑さ、環境問題など多くの問題を持つ。

一方、磁場を用いる技術については、特許文献４に開示された発明は、任意の軸方向の熱伝導率が高い磁気異方性を有する結晶を磁場で配向させ、熱伝導率の高い材料を製造する技術であり、エネルギー線の反射または遮蔽方向を制御する技術とは異なる。

特許文献５に開示された発明は、液晶を磁場配向させ光硬化性樹脂で固定し、後に電場を印加することで光散乱特性を変え、液晶ディスプレイに利用する技術で、同様に、エネルギー線の反射または遮蔽方向を制御する技術とは異なる。

特許文献６に開示された発明は、磁気記録媒体の記録密度を向上させるために磁場配向を利用した例で、同様に、エネルギー線の反射または遮蔽方向を制御する技術とは異なる。

特許文献７に開示された発明は、液晶分子を磁場と電場で配向させ、液晶を配向させる工程を短縮する液晶ディスプレイ製造法で、同様に、エネルギー線の反射または遮蔽方向を制御する技術とは異なる。

特許文献８に開示された発明は、液晶分子を電場で配向させることにより光学的な変化を起こしてディスプレイに応用する方法であり、同様に、エネルギー線の反射または遮蔽方向を制御する技術とは異なる。

特許文献９に開示された発明は，繊維を電場で配向させることにより分離する技術であり、同様に、エネルギー線の反射または遮蔽方向を制御する技術とは異なる。

これら以外にも磁気異方性及び／または誘電率異方性を有する材料を磁場及び電場の一方または両方により配向させる発明は開示されているが、何れもエネルギー線の反射または遮蔽方向を制御する技術とは異なる。

従って、本発明の目的は、上述の課題を解決して、磁場及び電場の一方または両方を用いてエネルギー線の反射または遮蔽方向を制御することにより、各種の煩雑な工程を要せずに、所望の方向にエネルギー線を反射または遮蔽させることのできる材料を製造する方法を提供し、また、この技術を用いた装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材を磁場及び電場の一方または両方で所望の方向に向けることにより、このエネルギー線を所望の方向に向ける方法を知見し、本発明を完成させるに至った。更に、２以上の反射部材を磁場及び電場の一方または両方で任意の方向に向けることにより反射部材のアレイを製造する方法も知見し、本発明を完成させるに至った。これらは、固化可能な流動体中に反射（遮蔽）部材を浮遊、分散させることでも実施でき、磁場及び電場の一方または両方を用いて所望の方向に反射（遮蔽）部材を向けた後、流動体を固化させることでエネルギー線反射（遮蔽）材料を製造する方法も知見し、本発明を完成させるに至った。

本発明のエネルギー線反射(遮蔽)材料の製造方法の1つの実施態様は、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射(遮蔽)部材に磁場及び電場の一方または両方を印加して、前記エネルギー線反射部材を印加した磁場及び／または電場に応じた方向に配向させ、固定することにより、前記エネルギー線反射(遮蔽)部材の向きに応じた所望の方向にエネルギー線を反射する材料を製造することを特徴とする。

本明細書において、「Ａ及び／またはＢ」という記載は、「Ａ及びＢの一方または両方」という記載と同義であり、Ａだけの場合と、Ｂだけの場合と、Ａ及びＢの両方の場合とを含む。従って、「磁気異方性及び／または誘電率異方性を有する」とは、磁気異方性及び誘電率異方性のどちらから一方を有する場合と、磁気異方性及び誘電率異方性の両方を有する場合とを含む。実際の物質では、原則として、磁気異方性を有する物質は誘電率異方性も有し、その異方性の方向も一致している。しかし、磁気異方性及び誘電率異方性の大きさ（絶対値）は物質によって異なる。よって、磁気異方性の絶対値が、誘電率異方性の絶対値より非常に大きい場合には、磁気異方性を有する物質として取り扱うことが可能である。また、誘電率異方性の絶対値が、磁気異方性の絶対値より非常に大きい場合には、誘電率異方性を有する物質として取り扱うことが可能である。また、磁気異方性の絶対値、及び誘電率異方性の絶対値が共に無視できない大きさの場合には、磁気異方性及び誘電率異方性の両方を有する物質として取り扱うことになる。

更に詳細に述べれば、磁気異方性を有するエネルギー線反射(遮蔽)部材に磁場を印加することにより、エネルギー線反射(遮蔽)部材を印加した磁場に応じた方向に配向させることができる。また、誘電率異方性を有するエネルギー線反射(遮蔽)部材に電場を印加することにより、エネルギー線反射（遮蔽）部材を印加した電場に応じた方向に配向させることができる。更に、磁気異方性及び誘電率異方性の両方を有するエネルギー線反射(遮蔽)部材に磁場及び電場の両方を印加することにより、エネルギー線反射部材を、印加した磁場による力と印加した電場による力とを足し合わせた方向に配向させることができる。

ここで、磁気異方性及び誘電率異方性とは、外部磁場及び電場によって励起される磁化及び分極に対して物質内で異方性を有することをさし、磁場及び電場内では磁気及び電気的相互作用によりトルクを発生しより安定な方向に回転する。この場合、分子構造に異方性を有する物質は、磁気及び電気的にも異方性を持ち、例えば延伸して作った繊維は分子鎖が延伸方向に並んでいるため、繊維方向（//）とそれに垂直な方向（⊥）では磁化率及び誘電率が異なる。つまり、磁気異方性及び誘電率異方性を有する物質は、物質内の電子状態に異方性があり、上述したような繊維の場合、延伸した方向に分子が並ぶことで、結合を通じた電子の分布に異方性が生じる。

また、結晶構造に異方性を有する物質も電子状態に異方性を有するため磁場及び電場内で配向する。さらに、磁気及び電気的な異方性が無い場合でも、物質の形状に異方性を有する場合は配向する。本発明では、このような物質を磁気及び電気的な異方性を有する物質（部材、材料）と定義する。また、これ以外にも、粘土や、グラファイトなどの層状化合物も磁気及び誘電率異方性が大きい物質として例示でき、適切な磁場または電場を印加することで任意の方向に部材を向けることができる。

光学異方性を有する結晶性高分子や液晶分子、それらの会合体も磁場及び電場の一方または両方を印加することにより配向し、光の反射（遮蔽）方向を制御することができる。

ここで、磁場及び電場の一方または両方が印加されて配向する個々の磁気及び誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）物質を「部材」と称し、この部材を含み、所望の方向にエネルギー線を反射（遮蔽）する本発明の製造物を「材料」と称する。

また、本発明におけるエネルギー線としては、アルファー線、陽子線、中性子線などの粒子線やベータ線のような電子線、ガンマ線やエックス線のような電磁波などが例示できる。
以上のように、エネルギー線を所望の方向に反射または遮蔽させることにより、エネルギー線の方向を変えたり、あるいは集中させたり、拡散させたり遮蔽させたりすることができる。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、
磁化率及び／または誘電率の異なる２以上の物質を含む基板（磁気モジュレーター及び／または電気モジュレーター）に磁場及び電場の一方または両方を印加して、前記基板中で磁化率及び／または誘電率の最も高い物質に印加された磁力線及び／または電気力線を集中させて所望の磁束密度分布を有する磁場及び／または所望の電束密度を有する電場を形成し、前記エネルギー線反射部材に前記所望の磁束密度分布を有する磁場及び前記所望の電束密度分布を有する電場の一方または両方を印加することにより、印加された磁場及び／または電場に応じて、所望の前記エネルギー線反射部材の配向方向の分布を有する材料を製造することを特徴とする。

本実施態様の磁力線及び／または電気力線を集中させる手法によれば、基板と磁場及び／または電場とが概略直交する面に磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材が位置する場合は、磁化率及び／または誘電率が相対的に大きい物質に磁力線及び／または電気力線が集中し、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材は、磁気的に安定な方向、または電気的に安定な方向、または磁気的及び電気的な力の両方が足し合わされた安定な方向に配向するので、基板に形成した磁化率及び／または誘電率が違う材料で形成された磁場及び電場の一方による、またはその両方が足しあわされたパターンに沿って配向する。

更に詳細に述べれば、基板と磁場とが概略直交する面に磁気異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材が位置する場合は、磁化率が相対的に大きい物質に磁力線が集中し、磁気異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材は磁気的に安定な方向に配向するので、基板に形成した磁化率が違う材料で形成された磁場パターンに沿って配向する。
同様に、基板と電場とが概略直交する面に誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材が位置する場合は、誘電率が相対的に大きい物質に電場が集中し、誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材は電気的に安定な方向に配向するので、基板に形成した誘電率が違う材料で形成された電場パターンに沿って配向する。

また、基板と、磁場及び電場とが概略直交する面に磁気異方性及び誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材が位置する場合は、磁化率及び誘電率が相対的に大きい物質に磁場及び電場が集中し、磁気異方性及び誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材は磁気的及び電気的な力の両方が足しあわされた安定な方向に配向するので、基板に形成した磁化率及び誘電率が違う材料で形成された磁場及び電場パターンに沿って配向する。なお、上述のように、多くの場合、磁気異方性及び誘電率異方性を有する物質の、磁気異方性及び誘電率異方性の方向は一致する。

なお、基板と、磁場及び／または電場が概略平行な面に磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材が位置する場合は、磁化率及び／または誘電率が相対的に小さい物質に磁力線及び／または電気力線が集中し、この磁場及び／または電場のパターンに沿ってエネルギー線反射（遮蔽）部材を配向させて、エネルギー線反射（遮蔽）材料を製造することもできる。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、
回転磁場及び回転電場の一方または両方を用いて前記磁気異方性及び／または誘電率異方性を有する部材の磁化困難軸、誘電率が最小の軸、またはその両方が足しあわされた軸を配向させることを特徴とする。

ここで、物質に、磁場及び電場の一方または両方を印加すると、磁気的に安定な方向、または電気的に安定な方向、またはその両方が足しあわされた安定な方向に配向するが、本実施態様のように、例えば、一軸回転する磁場及び電場の一方または両方を、磁気異方性及び誘電率異方性の一方または両方を有する部材に印加した場合、回転軸に対して物質の磁化困難軸、または誘電率が最小の軸、またはその両方が足しあわされた軸が磁場の回転軸に平行に配向する。このように、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有する物質に印加する磁場及び電場の一方または両方は、この回転する磁場及び電場の一方または両方を含め、時間的に変動する磁場及び電場の一方または両方を印加することも可能である。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、１以上の前記エネルギー線反射（遮蔽）部材を流動性のある物質中に浮遊させ、磁場及び電場の一方または両方を印加することにより所望の方向に前記エネルギー線反射部材を配向させることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、 磁気異方性及び／または誘電率異方性が異なる少なくとも２以上の前記エネルギー線反射（遮蔽）部材を流動性のある物質に浮遊させ、磁場及び電場の一方または両方を印加することにより、所望の少なくとも２以上の方向に前記エネルギー線反射（遮蔽）部材を配向させることを特徴とする。

本実施態様では、磁気異方性及び／または誘電率異方性がそれぞれ異なる２以上のエネルギー線反射部材を、流動性のある物質に浮遊させ、磁場及び電場の一方または両方を印加することにより、それぞれの部材を、個々の磁気異方性、または誘電率異方性、またはその両方を足し合わせた方向に対応した方向に配向させることができる。なお、磁気異方性及び／または誘電率異方性がそれぞれ異なる２以上のエネルギー線反射（遮蔽）部材に関して、磁気異方性や誘電率異方性以外の性質、特性等については、同一の部材を用いることも、異なる部材を用いることもできる。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記流動性のある物質を固化させることで、磁場及び電場の一方または両方を印加することにより所望の方向に配向された前記エネルギー線反射（遮蔽）部材の向きを固定することを特徴とする。

本実施態様のように、固化すれば、磁場及び／または電場の印加を停止した後も、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射または遮蔽する部材の配向は失われず、エネルギー線反射または遮蔽部材としての用途も広がる。このような、流動性を有する物質としては液体や流動性を有する粉体等が挙げられ、その形態に適した固化法が選ばれる。粉体の場合は圧着や焼成などで固化するタイプが利用でき、液体は溶融した固体を冷却固化させたり、固体が溶けた溶液の溶媒を蒸散させることで固化させたり、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの反応性を有する樹脂を重合固化させて利用することができる。本明細書等で例示した流動性のある物質の他にも、固化可能な流動性のある物質であるならば、あらゆる物質が適応可能である。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記流動性のある物質が液体であることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記液体が、溶融状態の固体であり、冷却することによって前記液体を固化することを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記液体として、活性エネルギー線の照射によって固化する液体を用いることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記液体として、活性エネルギー線硬化型樹脂を用いることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記液体として、加熱することによって固化する液体を用いることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記液体として、加熱することによって固化する樹脂を用いることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記エネルギー線反射（遮蔽）部材の形状が板状であることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記板状反射板を面配列させ、面に概略直交する方向から来たエネルギー線を反射（遮蔽）し、面に概略平行な方向から来たエネルギー線を通すことを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記エネルギー線反射（遮蔽）部材の形状が筒状であることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記エネルギー線が電磁波であることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記電磁波の波長が４００〜８００ｎｍの可視光であることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法のその他の実施態様は、前記エネルギー線反射部材として、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有する部材に、該磁気異方性及び／または誘電率異方性が損なわれない範囲で、エネルギー線を全てまたは選択的に反射または吸収する材料をコーティングした部材を用いることを特徴とする。

ここで、磁気異方性を有する材料としてタルクやグラファイトなどの板状化合物が挙げられるが、例えば、エネルギー線として光を考えた場合、前者は透明で後者は黒色である。
何れも光を反射させる材料だが、さらに反射率や波長の選択性を付与するために、これに適切な任意の波長の光を反射させる材料をその磁気異方性及び／または誘電率異方性が失われない程度にコーティングすることにより、光反射性能を向上させることができる。

本発明のエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施態様は、前記エネルギー線反射部材がグラファイトに金属をメッキした部材であることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施態様は、前記エネルギー線反射部材が粘土層状化合物に金属をメッキした部材であることを特徴とする。

任意の波長の光を反射または吸収する材料として各種色素を用いることができる．

本発明のエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施態様は、前記金属としてＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＮｉＰメッキを用いることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施態様は、屈折率が異なる磁気異方性及び/または誘電率異方性を有する結晶性高分子を前記エネルギー線反射部材として用いることを特徴とする。

本発明のエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施態様は、前記エネルギー線反射部材が液晶であることを特徴とする。

本発明のエネルギー線遮蔽材料の製造方法のその他の実施態様は、前記エネルギー線遮蔽部材がグラファイトからなることを特徴とする。

本発明のミラーアレイの製造方法の１つの実施態様は、上記の磁束密度分布を有する磁場及び電束密度分布を有する電場の一方または両方をエネルギー線反射部材に印加して、所望の点を中心にエネルギー線が集中または拡散するようにミラーアレイを配向させ、凸レンズまたは凹レンズ効果を持たせることを特徴とする。

本発明のエネルギー線の反射または遮蔽方法の１つの実施態様は、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射部材またはエネルギー線遮蔽部材に印加する磁場及び電場の一方または両方の方向を時間的に変えることにより、エネルギー線を反射または遮蔽する方向を時間的に変化させることを特徴とする。

本実施態様では、印加する磁場の方向だけを時間的に変えることもできるし、印加する電場の方向だけを時間的に変えることもできるし、印加する磁場及び電場の両方の方向を時間的に変えることもできる。また、印加する磁場及び電場の両方の方向を時間的に変える態様としては、磁場及び電場の方向を同時に変える態様も含まれるし、磁場及び電場の方向を個別に変える態様も含まれる。

本発明のエネルギー線反射または遮蔽装置の１つの実施態様は、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射部材またはエネルギー線遮蔽部材と、前記エネルギー線反射部材または前記エネルギー線遮蔽部材に磁場及び電場の一方または両方を印加する磁場及び／または電場の印加手段と、印加する磁場及び／または電場の方向を時間的に変更する方向変更手段と、を含み、前記エネルギー線反射部材またはエネルギー線遮蔽部材に印加する磁場及び／または電場の方向を時間的に変えることにより、エネルギー線を反射または遮蔽する方向を時間的に変化させることを特徴とする。

本発明の誘電率異方性を有する部材の配列方法の１つの実施態様は、３軸の誘電率が異なる部材に、概略直交する磁場と電場の両方を印加することにより、該部材を磁場と電場の印加方向に対応した方向に配列させることを特徴とする。

本実施態様によれば、３軸の誘電率が異なる材質に、概略直交する磁場と電場の両方を印加することによって、その材質の軸の方向を決定することができる。従って、例えば、３軸の誘電率が異なる粉末、特に、大きな結晶を作ることが困難な粉末を、アモルファスな材料（例えば、光硬化性樹脂）の中で電場、磁場配列させて、Ｘ線を用いた構造解析を行なうことによって、結晶の解析パターンを得ることができ、Ｘ線を用いた結晶解析を実現することができる。

本発明の偏光子の製造方法の１つの実施態様は、グラファイトを回転磁場または回転電場で配列させることを特徴とする。

本実施態様によれば、回転磁場あるいは回転電場でグラファイトを配列させることによって、角度によって光の透過率が異なる偏光子を容易に製造することができる。

本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法によれば、煩雑な工程や固定用の冶具を必要とせずに、低いコストで短時間に、所望の方向にエネルギー線を反射（遮蔽）させるエネルギー線反射（遮蔽）材料を形成できる。

また、本発明のエネルギー線反射（遮蔽）材料の製造方法によれば、固化可能な流動性のある物質中でエネルギー線反射（遮蔽）部材の角度を固定することによって、所望の方向にエネルギー線を反射（遮蔽）させる材料を製造することができ、設備、製造コストを低減でき、安全性においても有利な製造方法である。

以下に図面や表を用いながら、本発明のエネルギー線反射または遮蔽材料の製造方法及びその技術を適用した装置に関する実施形態を説明する。本発明は、磁気及び／または誘電率の異方性を有するエネルギー線反射部材または遮蔽部材を、磁場及び電場の一方または両方で所望の方向に配向させることにより、エネルギー線を所望の方向に反射または遮蔽する材料の製造方法、及びその技術を適用した装置に関する。

ここで、本発明で言う磁場（磁界）Ｈ（単位はＡＴ／ｍ＝アンペア-ターン／メートル）とは、電荷が動くことによって生じる渦状の場を指し、電荷の動きに力を及ぼす。磁場の強さは磁束密度Ｂ（単位はＴ＝テスラ）で表され、磁界と垂直な面積Ｓ（ｍ²）を貫く磁束線の数Φ（単位はＷｂ＝ウェーバー）を面積で割ったものである。
式１ Ｂ＝Φ／Ｓ （Ｗｂ／ｍ²＝Ｔ）

このような磁場は、電磁石のように電流を流すことで発生させたり、永久磁石のように物質が持つ電子スピンの磁気モーメントの方向を揃えることで発生させたりすることができる。また、磁束密度Ｂと磁場Ｈは、真空中では以下の関係式で表せる。
式２ Ｂ＝μ₀Ｈ

ここで、μ₀は真空の透磁率で、有理単位で４π×１０⁻⁷（ヘンリー／メートル＝Ｈ／ｍ）、非有理単位で１（無名数）であり、磁束密度Ｂと磁場強度Ｈを結びつける係数である。また、磁場中に物質を置いた際の磁束密度Ｂと磁場の強さＨとの比μをμ₀で割ったものを透磁率Ｋ（ヘンリー／メートル＝Ｈ／ｍ）という。
式３ Ｋ＝μ／μ₀

磁場による物質の相互作用の強さは磁化率χで示され、その絶対値が大きい方がより強く物質に磁場が誘起され、誘起した磁場と強い磁気的相互作用を起こす。そして、上述した透磁率Ｋとは非有理単位で以下の関係式が成り立つ。
式４ Ｋ＝１＋χ

以下の説明においては、特に断りが無い限り、磁化率χは非有理単位で示す。次に、代表的な物質の磁気異方性を表１に示す。ここで例示したのは、結晶構造に由来する磁気異方性であるが、高分子を延伸して得られた繊維や、磁化率の違う材料を組み合わせた材料など、人工的に磁気異方性を持たせた物質や形状異方性を有する材料に対しても適切な磁場を印加することで配向させることができる。

磁場と物質との相互作用は、磁場の強さと磁化率χの絶対値で決まり、磁場が強く磁化率χの絶対値が大きい軸が磁場に対して平行に配向しようとする力が強くなる。実際にどの方向に向くか（磁化容易軸）は結晶の３軸の磁気異方性の釣り合いで決定される。

また、磁気異方性とは、外部磁場によって励起される磁化に対して物質内で異方性を有することをさし、磁場内では磁気的相互作用によりトルクを発生し、より安定な方向に回転する。分子構造に異方性を有する物質は、磁気的にも異方性を持ち、例えば延伸して作った繊維は分子鎖が延伸方向に並んでいるため、繊維方向（//）とそれに垂直な方向（⊥）では磁化率が異なる。繊維が反磁性を示す場合は、その差を反磁性異方性磁化率（χ_a）と呼び、任意の軸に対する磁化率の差で表す。
χ_a＝χ_//−χ_⊥

このような磁気異方性を持つ反磁性物質を強度Ｂの磁場中に置くと、物質は磁気エネルギーＥを獲得する。

ここでμ_０は真空の透磁率、Ｖは物体の体積、θは磁場と繊維軸方向のなす角度、Ｂは外部磁場強度である。
エネルギーを配向角度θに対してプロットした関係を図１に示す。χ_a＞０の場合には、繊維軸方向が磁場と平行になったほうが磁気エネルギーは小さくなり安定である。その結果、磁場に平行に配向する。

このように一軸配向する繊維については、以上のように記述することができる。一方、磁気異方性が三軸で異なる物質は、配向の方向が空間的に決まる。この場合、三軸の磁気異方性の数値から外場に対してどの方向に物質が配向するかが決まる。
また、外部磁場が大きいとき、体積が大きいとき、より強く磁気的エネルギーを受けることが式からわかる。

磁気異方性を有する物質には、物質内の電子状態に異方性を有するものがある。上述したような繊維の場合、延伸した方向に分子が並ぶことで、結合を通じた電子の流れに異方性が生じる。また、結晶構造に異方性を有する物質も磁場内で配向する。一方、磁気的な異方性が無い場合も物質の形状に異方性を有する場合は配向する。

また、粘土や、グラファイトなどの層状化合物も磁気異方性が大きい物質として例示でき、適切な磁場を印加することで任意の方向に結晶を向けることができる。
このような物質に磁場を印加すると磁気的に安定な方向に配向するが、例えば一軸回転する磁場を磁気異方性を有する材料に印加した場合、回転軸に対して物質の磁化困難軸が磁場の回転軸に平行に配向する。また、このように、磁気異方性を有する物質に印加する磁場は前記回転磁場を含め、時間的に変動する磁場を印可することも可能である。

以上，磁場中における磁気異方性を有する物質の挙動について述べたが、電場中の誘電率異方性を有する物質の挙動も同等の原理で説明できる。

また、本発明におけるエネルギー線としては、アルファー線、陽子線、中性子線などの粒子線やベータ線のような電子線、ガンマ線やエックス線のような電磁波などが例示できる。特に、電磁波の中でも、波長が４００〜８００ｎｍの可視光を反射または遮蔽する材料は、多くの分野で広く用いられている。

以上のように、エネルギー線を任意の方向に反射または遮蔽させることで、エネルギー線の方向を変えたり、あるいは集中させたり、拡散させたり遮蔽させたりすることができる。このようなエネルギー線を反射または遮蔽する能力を持つ物質として、磁気及び／または誘電率の異方性を有する物質、またはは、磁気及び／または誘電率を有する物質にエネルギー線を反射または遮蔽する材料を、その磁気及び／または誘電率の異方性が失われない程度にコーディングすることで得ることができる。

（流動性のある物質中で磁場及び電場の一方または両方を用いて配向させる方法）
流動性のある物質中で、磁気及び／または誘電率の異方性を有する物質を磁場及び電場の一方または両方で配向させる場合、熱エネルギーに由来するランダムな回転運動や、粘性抵抗に打ち勝つ必要がある。磁気及び／または誘電率の異方性が小さい物質を配向させるためには、強い磁場及び／または電場を用いるのが有利であり、粘度の低い流体を用いることによりプロセスを短時間で終わらせることもできる。

また、磁気及び／または誘電率の異方性を有する物質が沈降しないように、比重を調整した流動性のある物質中で磁場及び電場の一方または両方を用いて配向させることが好ましい。

（磁場及び／または電場を集中させる方法）
磁場を所定の位置に集中させる方法として、所定の形状に加工した磁石を所定の位置に設置して磁場を印加する方法や、磁力線がより磁化率χの大きい物質に集中することを利用することができる。前者の場合、永久磁石の微細加工が難しいこと、磁石の体積が小さくなると、磁場が弱くなること等が欠点として挙げられ、微細な領域に磁力線を絞るのは難しい。一方、電磁石についても、所望の磁束密度分布を微細化するには電磁石も小さくする必要があり、自ずと限界が生じる。

ここでは、磁場を更に微細な領域に選択的に集中させる方法を考える。つまり、相対的に磁化率χが大きい物質に対して、磁場を印加することによって、磁化率χが大きい物質に磁力線が集中することを応用する。このような、磁力線の粗密差を作るために磁化率が異なる物質をパターニングした基板を、本発明では磁気モジュレーターと呼ぶ。

図２を用いて、更に詳細に説明する。図２は、内部に物質Ａを含んだ平板状の基板Ｂに、磁力線を基板面に対して垂直に印加する（縦磁場をかける）場合を示した。図面はこの物体Ａを含んだ基板Ｂの断面を表した模式的断面図である。また、物質Ａの磁化率は物質Ｂの磁化率よりも大きい。ただし、物質Ａは物質Ｂの内部にあっても、表面にあっても構わない。また、物質Ａ、物質Ｂの形状は、この実施形態の形状には限られず、あらゆる形状が考えられる。

図２（ａ）から明らかなように、磁力線は磁化率の高い物質Ａに引き付けられ、物質Ａのある位置に磁場が集中する。ここで、この基板上に矢印で示した方向に磁化容易軸を持つ磁気異方性を有する部材が存在すると、図２（ｂ）に示したように配向する。

以上のように、基板面に対し縦磁場をかけた場合には、磁力線は磁化率の高い物質Ａに引き付けられ、物質Ａのある位置に磁場が集中する。磁化率χの差が大きい物質が磁力線の集中に有利であり、特に強磁性体は磁力線を集中させるのに効果的である。

このように、不均一な磁場を用いることで、磁気異方性を有するエネルギー線反射（遮蔽）部材をパターニングすることができる。

また、磁場を印加する方向は自由に決められ、角度に応じた磁束密度分布が形成でき、それに沿って磁場配向を行うことができる。このようにエネルギー線を反射する磁気異方性を有する部材を傾斜して配向させることにより、エネルギー線をレンズのように集中させたり、拡散させたりすることができる。

また、流動性のある物質に浮遊させ磁場を印加するエネルギー反射（遮蔽）部材は、１つの部材には限られず、２以上の部材を浮遊させることもできる。この場合、各部材の磁気違法性が異なる場合には、各々の磁気違法性に応じて、２以上の方向に部材を配向させることができる。

以上，磁力線を磁化率の高い物質に集中させる方法を述べたが、同様に電気力線を誘電率の高い物質に集中させることができる。

（流動性のある物質について）
上記の固化可能な流動性のある物質として、磁場及び電場の一方または両方の効果で所望の向きに磁気及び／または誘電率の異方性を有する部材を配向させた後固化できる物質のうち、エネルギー線を透過させる物質（完全に透過する必要は無く、遮蔽材料よりも透過率が高い、または任意の波長のエネルギー線を選択的に透過するもの）であればあらゆるものを用いることができる。

特に、流動性のある物質が液体である場合が好ましく、液体の粘度が低いほど磁場及び電場の一方または両方を用いた配向に対する粘性抵抗が小さくなり、結果磁場及び／または電場による配向をスムーズに行えるため、さらに好ましい実施形態になる。これ以外にも流動を有する粉や、気体に対しても適応可能であり、物質の種類にはとらわれない。

この流動性のある物質として、硬化性のある有機成分及び無機成分を適宜用いることができる。これらのうち、有機成分としては、各種エポキシ化合物、シロキサン化合物などのほか、硬化性のモノマーやオリゴマーなどのプレポリマーを使用することができ、これらをポリマーの状態で融解させたり、溶媒に溶解させて使用したり、流動性のある微粉末を使用したりすることもできる。これらのうち、熱可塑性樹脂としては、酢酸ビニル、ビニルアルコール、ビニルブチラール、塩化ビニル、メタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、エチレン、アミド、セルロース、イソブチレン、ビニルエーテルなどからなるプレポリマーやポリマーを挙げることができる。また、熱硬化性樹脂としては、尿素、メラミン、フェノール、レゾルシノール、エポキシ、エピスルフィド、イソシアネート、イミドなどからなるプレポリマーやポリマーを挙げることができる。これらの化合物は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。

このような硬化性のプレポリマーを流動性のある物質に配合する際には、プレポリマーを硬化させるための硬化剤、重合開始剤を必要に応じて配合することもできる。これらの硬化剤、重合開始剤の種類は、配合するプレポリマーの種類に応じて適宜選択することができる。このような硬化剤、重合開始剤としてエネルギー線により反応を開始する化合物を好ましく用いることができる。例えば、アクリルモノマー・オリゴマーの光ラジカル重合型樹脂、ポリエン-チオール硬化系の光マイケル付加型樹脂、エポキシ及びオキセタン及びビニルエーテルモノマー・オリゴマーの光カチオン重合型樹脂が例示できる。また、これら配合には各種公知の光反応増感剤を使用することもできる。

反応を開始させる活性エネルギー線としては、紫外線、電子線などが挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。また、活性エネルギー線を照射する際、その雰囲気に限定されるものではなく、大気、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、真空中など様々な雰囲気下、温度環境下で照射することができる。

また、使用できる無機成分としては、各種金属アルコキシド、各種金属塩化物、水ガラス、コロイダルシリカ、各種ケイ素酸化物、ケイ素窒化物、ケイ素フッ化物、金属酸化物、金属窒化物、金属ケイ化物、金属ホスフェートの溶液を使用したり、流動性のある微粉末を使用したりすることができる。

このような無機成分を含む流動性のある物質は、ゾルゲル反応や高温焼付けなどを用いることで固化することができるが、この場合は、ゾルゲル反応の触媒も流動性のある物質に配合することができる。

上記ゾルゲル反応の触媒としては、無機成分を加水分解し重縮合させる、塩酸のような酸；水酸化ナトリウムのようなアルカリ；アミン；あるいはジブチルスズジアセテ−ト、ジブチルスズジオクテ−ト、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジマレート、ジオクチルスズジラウレート、ジオクチルスズジマレート、オクチル酸スズなどの有機スズ化合物；イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、テトラアルキルチタネートなどの有機チタネート化合物；テトラブチル
ジルコネート、テトラキス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、テトライソブチルジルコネート、ブトキシトリス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウムなどの有機ジルコニウム化合物；トリス（エチルアセトアセテート）アルミニウム、トリス（アセチルアセトナート）アルミニウムなどの有機アルミニウム化合物；ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸コバルトなどの有機金属触媒などを挙げることができる。これらの中でも、市販品としてジブチルスズ化合物（三共有機化学（株）製ＳＣＡＴ−２４）を具体的に挙げることができる。これらの化合物は、１種類、または２
種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。これらの有機成分及び無機成分は、必要に応じて単体でも、有機・無機の組み合わせでも適宜組み合わせて使用することができる。

本発明で用いることができる流動性のある物質には、更に必要に応じて、溶媒を配合成分に応じて適宜選択することができる。このような溶媒としては、具体的には炭化水素（プロパン、ｎ−ブタン、ｎ−ペンタン、イソヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アミルベンゼン、テレビン油、ピネンなど）、ハロゲン系炭化水素（塩化メチル、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチレン、臭化メチル、臭化エチル、クロロベンゼン、クロロブロモメタン、ブロモベンゼン、フルオロジクロロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジフルオロクロロエタ
ンなど）、アルコール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−アミルアルコール、イソアミルアルコール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−ヘプタノール、２−オクタノール、ｎ−ドデカノール、ノナノール、シクロヘキサノール、グリシドールなど）、エーテル、アセタール（エチルエーテル、ジクロロエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ｎ−ブチルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルフェニルエーテル、エチルベンジルエーテル、フラン、フルフラール、２−メチルフラン、シネオール、メチラール）、ケトン（アセトン、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチ
ル−ｎ−アミルケトン、ジイソブチルケトン、ホロン、イソホロン、シクロヘキサノン、アセトフェノンなど）、エステル（ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸−ｎ−アミル、酢酸メチルシクロヘキシル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、ステアリン酸ブチルなど）、多価アルコールとその誘導体（エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノエチルエーテルなど）、脂肪酸及びフェノール（ギ酸、酢酸、無水酢酸、プロピオン酸、無水プロピオン酸、酪酸、イソ吉草酸、フェノール、クレゾール、ｏ−クレゾール、キシレノールなど）、窒素化合物（ニトロメタン、ニトロエタン、１−ニトロプロパン、ニトロベンゼン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジアミルアミン、アニリン、モノメチルアニリン、ｏ−トルイジン、ｏ−クロロアニリン、ジクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、モノエタノールアミン、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、アセトニトリル、ピリジン、α−ピコリン、２，４−ルチジン、キノリン、モルホリンなど）、硫黄、リン、その他化合物（二硫化炭素、ジメチルスルホキシド、４，４−ジエチル−１，２−ジチオラン、ジメチルスルフィド、ジメチルジスルフィド、メタンチオール、プロパンスルトン、リン酸トリエチル、リン酸トフェニル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、ホウ酸アミルなど）、無機溶剤（液体アンモニア、シリコーンオイルなど）、水などを挙げることができる。

本発明に用いる液体には、更に必要に応じて、安定剤、カップリング剤などを適宜選択して配合することができる。このような安定剤としては、具体的には２，６−ジ−tert−ブチル−フェノール、２，４−ジ−tert−ブチル−フェノール、２，６−ジ−tert−ブチル−４−エチル−フェノール、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−tert−ブチル−アニリノ）−１，３，５−トリアジンなどによって例示されるフェノール系酸化防止剤、アルキルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、６−エトキシ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキ
ノリン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどによって例示される芳香族アミン系酸化防止剤、ジラウリル−３，３′−チオジプロピオネート、ジトリデシル−３，３′−チオジプロピオネート、ビス［２−メチル−４−｛３−ｎ−アルキルチオプロピオニルオキシ｝−５−tert−ブチル−フェニル］スルフィド、２−メルカプト−５−メチル−ベンゾイミダゾールなどによって例示されるサルファイド系ヒドロペルオキシド分解剤、トリス（イソデシル）ホスファイト、フェニルジイソオクチルホスファイト、ジフェニルイソオクチルホスファイト、ジ（ノニルフェニル）ペンタエリトリトールジホスファイト、３，５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシ−ベンジルホスファートジエチルエステル、ナトリウムビス（４−tert−ブチルフェニル）ホスファートなどによって例示されるリン系ヒドロペルオキシド分解剤、フェニルサリチラート、４−tert−オクチルフェニルサリチラートなどによって例示されるサリチレート系光安定剤、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルホン酸などによって例示されるベンゾフェノン系光安定剤、２−（２′−ヒドロキシ−５′−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２′−メチレンビス［４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）−６−（２Ｎ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール］などによって例示されるベンゾトリアゾール系光安定剤、フェニル−４−ピペリジニルカルボナート、セバシン酸ビス−［２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル］などによって例示されるヒンダードアミン系光安定剤、［２，２′−チオ−ビス（４−ｔ−オクチルフェノラート）］−２−エチルヘキシルアミン−ニッケル−（II）によって例示されるＮｉ系光安定剤、シアノアクリレート系光安定剤、シュウ酸アニリド系光安定剤などを挙げることができる。またこのようなカップリング剤としては、具体的にはフッ素系のシランカップリング剤として、（（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、エポキシ変性シランカップリング剤として（信越化学工業株式会社製 ＫＢＭ−４０３）、オキセタン変性シランカップリング剤として（東亞合成株式会社製 ＴＥＳＯＸ）、あるいは、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランγ−メタクリロキシキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤や、トリエタノールアミンチタネート、チタニウムアセチルアセトネート、チタニウムエチルアセトアセテート、チタニウムラクテート、チタニウムラクテートアンモニウム塩、テトラステアリルチタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、イソプロピルトリオクタイノルチタネート、イソプロピルジメタクリイソステアロイルチタネート、チタニウムラクテートエチルエステル、オクチレングリコールチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、トリイソステアリルイソプロピルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、テトラ（２−エチルヘキシル）チタネート、ブチルチタネートダイマー、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジ−トリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、テトラ−ｉ−プロピルチタネート、テトラ−ｎ−ブチルチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネートなどのチタン系カップリング剤を挙げることができる。これらの化合物は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。

また、本発明に用いる流動性のある物質には、磁化率及び／または誘電率を調整するために（以上例示した物質以外にも）各種物質を配合することができる。このような物質は、流動性のある物質が液体である場合、液体に溶けていても良いし溶けずに分散していても良い。あるいは、任意の溶媒に溶かしておき、この液体に乳化させて使用しても良い。このような磁化率及び／または誘電率を調整するための物質は、磁化率及び／または誘電率の絶対値が大きいものが添加量の観点からも好ましく、具体的な磁化率を大きくする物質としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の強磁性体を例示することができる。また、液体に添加することができ、誘電率を大きくする物質として、イオン性物質や分子分極を起こしやすい物質を例示することができる。この際、磁化率及び／または誘電率を調整する添加剤のみが磁場及び／または電場と相互作用を起こし、流動性のある物質と分離しないように溶解して加えたり、１００ｎｍ以下の微粒子で加えたりすることが好ましく、後者の場合には、その粒子径は２０〜１０ｎｍの範囲が更に好ましい。

また、磁化率を小さくする物質には超伝導体等が挙げられる。誘電率を下げる物質としては極性の低いフッ素系化合物や，密度の小さい気体を泡にして流動性のある物質に混ぜる手法を用いることができる。また、これらの物質は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて用いることができる。更に、上記のような流動性のある物質を構成する各種配合成分の配合割合は、配合成分に応じて適宜決定することができる。

（磁力線及び／または電気力線を集中させるための物質の構成）
磁力線を集中させるためには、上述のように、パターン形成したい形の磁石を利用したり、相対的に磁化率の大きい物質に磁力線が集中する原理を利用したりすることができる。後者の場合には、磁化率の差が大きい物質を組み合わせて適宜選択することによって、選択した相対的に磁化率の大きい物質に磁力線を集中させ、任意の磁束密度分布を持つ磁場を形成しパターン形成に利用することができる。このような磁力線は、磁化率が相対的に大きいほうに集まるので、磁化率の差がある物質全てに適応できるが、特に、磁化率の差が大きい強磁性体と弱磁性体の組み合わせを用いることは好ましい形態の１つである。また、このようなパターンは基盤に磁化率の異なる材料を印刷することにより形成することもでき、印刷機としてインクジェットなどを好ましく用いることができる。

また、電気力線の場合も磁力線と同様に誘電率の大きい材料に集まるので，誘電率の差がある材料でパターンを形成した基盤を用いることができる。

上記の成分を溶媒と合わせて、撹拌することによって溶液または懸濁液とすることができる。撹拌は、プロペラ式ミキサー、プラネタリーミキサー、ハイブリッドミキサー、ニーダー、乳化用ホモジナイザー、超音波ホモジナイザーなどの各種撹拌装置を適宜選択して行うことができる。また、必要に応じて、加熱、または冷却しながら撹拌することもできる。

以上のようにして、磁場及び電場の一方または両方の効果により得られた所望の方向に配向させた磁気及び／または誘電率の異方性を有する部材が浮遊した流動性のある物質を固化することによって、所望の方向にエネルギー線を反射または遮蔽させる材料を得ることができる。

エネルギー線の反射の様式としては、磁気及び／または誘電率の異方性を有する部材とその周りの媒体との屈折率差を利用したもの、磁気及び／または誘電率の気異方性を有する部材自体が光に対する鏡のようにエネルギー線を反射する部材、または、エネルギー線を反射する部材が、磁気及び／または誘電率の異方性を有する材料に、その磁気及び／または誘電率の異方性が損なわれない程度にコーティングされている部材を利用することが好ましい形態として挙げられる。前者の場合、媒体との相対屈折率差が大きいほど反射効率はよくなり、目的にあった屈折率差を有する反射部材と媒体を選ぶことができる。後者の場合は、エネルギー線を良く反射する材料を、コーティングする材料として選ぶことができる。また、エネルギー線を反射する部材として、液晶を用いることもできる。

反射部材の形状は任意の形状を選ぶことができ、中でもロットや板状形状を好ましく用いることができる。この場合、図３に示すように、板状反射板を面配列させ、面に概略直交する方向から来たエネルギー線を反射し、面に概略平行な方向から来たエネルギー線を通すことが可能である。
また、例えばエネルギー線を光とした場合、光学的に透明なロットを用いると、ロット内で光が反射することで図４で示したように光を集光することができる。一方板状形状では、光の反射や遮蔽の方向を精密にコントロールすることが容易である。

以下に、本発明の磁場及び電場の一方または両方を用いたエネルギー線反射または遮蔽材料の製造方法を用いた実施例を説明する。

実施例１では、本発明の磁場を用いたエネルギー線反射材料の製造方法の一実施例を示す。
エネルギー線反射材料分散液の作成
直径０．５mm、長さ３mmの延伸したPBO（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）のファイバーを粘度６０００ mPa・sの光硬化性エポキシ樹脂にプラネタリーミキサーを用いて１０％分散させた。

充填・塗布
上記の分散液を底辺□０．５ｃｍのテフロン（登録商標）製直方体容器に０．５ｃｍ高さにまで充填し、真空脱泡を行った。

磁場の印加
そこに、磁力線が容器に対して縦に印加されるように電磁石を用いて２Ｔの磁場を印加した。

塗布液体の硬化
１０分間上記磁場を印加した後、磁場をそのまま印加しながらＵＶを６０００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍ）照射して樹脂を硬化させ、磁場の印加を停止した。

配向状態の確認
上記の硬化物を光学顕微鏡で観察したところ、図５に示す様に、ファイバーが磁場印加方向に立つ方向で配向している様子が確認できた。矢印は磁場の印加方向である。

エネルギー線反射・遮蔽状態の確認
磁場印加方向に垂直な軸と水平な軸の光透過率を測定したところ、垂直な方法の透過率／水平な方向の透過率＝１．３２であった。したがって、光透過率に対して異方性が発現していることが確認できた。また、光反射については、垂直な方向の反射率／水平な方向の反射率＝０．８３で、同じく異方性が発現していることが確認できた。
また、ファイバーの概略上方から入射する光は、ファイバー内で反射を繰り返し、図４に示す様に、ファイバーの中心部分に光が集光している様子も確認できた。

このような異方性は、ファイバーが磁場印加方向に対して配向した結果発現したものであり、樹脂とファイバーは屈折率が違うため、樹脂とファイバーの界面やファイバーの内壁で光が反射し、光異方性や集光現象が発現したと考えられる。上記の現象を利用して、マイクロレンズアレイを作成した。

実施例２では、本発明の磁場を用いたエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施例を示す。
エネルギー線反射材料分散液の作成
縦横約５０μｍ、厚さ約０．５μｍの板状タルクを粘度６０００ mPa・sの光硬化性エポキシ樹脂にプラネタリーミキサーを用いて５％分散させた。

充填・塗布
上記の分散液を底辺□０．５ｃｍのテフロン（登録商標）製直方体容器に０．５ｃｍ高さにまで充填し、真空脱泡を行った。

磁場の印加
そこに、磁力線が容器に対して縦に印加されるように超伝導磁石を用いて１０Ｔの磁場を印加した。

塗布液体の硬化
１０分間上記磁場を印加した後、磁場をそのまま印加しながらＵＶを６０００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍ）照射して樹脂を硬化させ、磁場の印加を停止した。

絶縁膜形成状態の確認
上記の硬化物を光学顕微鏡で観察したところ、図６（ａ）、（ｂ）に示す様に、タルクが磁場印加方向に立つ方向で配向している様子が確認できた。なお、図６（ａ）は、磁場印加方向の上面から見た図であり、図６（ｂ）は、磁場印加方向の側面から見た図である。また、図に示された矢印は磁場の印加方向である。

エネルギー線反射・遮蔽状態の確認
磁場印加方向に垂直な軸と水平な軸の光透過率を測定したところ、垂直な方法の透過率／水平な方向の透過率＝１．１３であった。したがって、光透過率に対して異方性が発現していることが確認できた。また、光反射については、垂直な方向の反射率／水平な方向の反射率＝０．９７で、同じく異方性が発現していることが確認できた。

このような異方性は、タルクが磁場印加方向に対して配向した結果発現したもので、樹脂とタルクは屈折率が違うため、樹脂とタルクの界面で光が反射し、光異方性が発現したと考えられる。

実施例３では、本発明の磁場を用いたエネルギー線吸収材料の製造方法の一実施例を示す。
エネルギー線反射材料分散液の作成
縦横約２０μｍ、厚さ約３μｍの板状グラファイトを粘度１０００ mPa・sの光硬化性エポキシ樹脂にプラネタリーミキサーを用いて３％分散させた。

充填・塗布
上記の分散液を底辺□０．５ｃｍのテフロン（登録商標）製直方体容器に０．５ｃｍ高さにまで充填し、真空脱泡を行った。

磁場の印加
そこに、磁力線が容器に対して縦に印加されるように永久磁石を用いて０．５Ｔの磁場を印加した。

塗布液体の硬化
１分間上記磁場を印加した後、磁場をそのまま印加しながらＵＶを６０００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍ）照射して樹脂を硬化させ、磁場の印加を停止した。

絶縁膜形成状態の確認
前記硬化物を光学顕微鏡で観察したところ、グラファイトが図６（ａ）、（ｂ）に示すタルクと同様に、磁場印加方向に立つ方向で配向している様子が確認できた。

エネルギー線反射・遮蔽状態の確認
磁場印加方向に垂直な軸と水平な軸の光透過率を測定したところ、垂直な方法の透過率／水平な方向の透過率＝２．３であった。したがって、光透過率に対して異方性が発現していることが確認できた。また、光反射については、異方性は確認できなかった。

このような光透過に対する異方性は、グラファイトが磁場印加方向に対して配向した結果発現したもので、グラファイト面に概略平行な光は通り抜け、概略垂直な方向から来る光はグラファイトに吸収され遮蔽されたと考えられる。

実施例４では、本発明の磁場を用いたエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施例を示す。
エネルギー線反射材料分散液の作成
縦横約２０μｍ、厚さ約３μｍの板状グラファイトに厚さ８０ｎｍでＡｇをメッキした物を粘度１０００ mPa・sの光硬化性エポキシ樹脂に自公転式ミキサーを用いて３％分散させた。

充填・塗布
上記の分散液を底辺□０．５ｃｍのテフロン（登録商標）製直方体容器に０．５ｃｍ高さにまで充填し、真空脱泡を行った。

磁場の印加
そこに、磁力線が容器に対して縦に印加されるように永久磁石を用いて０．５Ｔの磁場を印加した。

塗布液体の硬化
１分間上記磁場を印加した後、磁場をそのまま印加しながらＵＶを６０００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍ）照射して樹脂を硬化させ、磁場の印加を停止した。

絶縁膜形成状態の確認
上記の硬化物を光学顕微鏡で観察したところ、Ａｇメッキを施したグラファイトが図６（ａ）、（ｂ）に示すタルクと同様に、磁場印加方向に立つ方向で配向している様子が確認できた。

エネルギー線反射・遮蔽状態の確認
磁場印加方向に垂直な軸と水平な軸の光透過率を測定したところ、垂直な方法の透過率／水平な方向の透過率＝２．９であった。したがって、光透過率に対して異方性が発現していることが確認できた。また、光反射については、垂直な方向の反射率／水平な方向の反射率＝３．４で、同じく異方性が発現していることが確認できた。

このような光透過に対する異方性は、Ａｇメッキを施したグラファイトが磁場印加方向に対して配向した結果発現したもので、Ａｇメッキを施したグラファイト面に概略平行な光は通り抜け、概略垂直な方向から来る光はＡｇメッキを施したグラファイトに反射され遮蔽されたと考えられる。Ａｇメッキを磁気異方性を有する材料であるグラファイトに施すことにより、光反射に対する異方性が、グラファイトのみで実施したときよりも大幅に高まった。

なお、グラファイトに施すネッキは、上記のＡｇメッキには限られず、その他、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＮｉＰメッキを始めとするあるゆる金属メッキを用いることができる。また、グラファイトの代わりに、タルクに金属メッキを施すことも可能である。

実施例５では、本発明の磁場を用いたエネルギー線反射材料の光反射方向が時間変化する反射材料の製造方法を示す。
エネルギー線反射材料分散液の作成
縦横約２０μｍ、厚さ約３μｍの板状グラファイトに厚さ８０ｎｍでＡｇをメッキした物を粘度１０００ mPa・sのシリコーン樹脂に自公転式ミキサーを用いて３％分散させた。

充填・塗布
上記の分散液を底辺□０．５ｃｍのテフロン（登録商標）製直方体容器に０．５ｃｍ高さにまで充填し、真空脱泡を行った。

磁場の印加
そこに、磁力線が容器に対して縦に印加されるように永久磁石を用いて０．５Ｔの磁場を印加し（状態Ａ）、次いで、磁場印加方向を９０°傾けた（状態Ｂ）。

エネルギー線反射・遮蔽状態の確認
上記のように（状態Ａ）から（状態Ｂ）へ変化させることにより、光の透過、反射の異方性が９０°傾いた。このように、流動性を有する物質に磁気異方性を有するエネルギー線反射材料を分散させ、磁場印加方向を時間変化させることにより、反射方向を時間変化させることができた。
また、この特長を生かして、磁場印加方向を時間変化させて、エネルギー線の反射または遮蔽方向を時間変化させるエネルギー線反射または遮蔽装置を実現することができる。

実施例６では、本発明の磁場を用いたエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施例を示す。
エネルギー線反射材料分散液の作成
縦横約２０μｍ、厚さ約３μｍの板状グラファイトに厚さ８０ｎｍでＡｇをメッキした物を、粘度１０００ mPa・sの光硬化性エポキシ樹脂に自公転式ミキサーを用いて３％分散させた。

充填・塗布
上記の分散液を底辺□０．５ｃｍのテフロン（登録商標）製直方体容器に０．５ｃｍ高さにまで充填し、真空脱泡を行った。

磁場の印加
図７に示すように、そこに、磁力線が容器に対して縦に印加されるように永久磁石を用いて０．５Ｔの磁場を印加し、更に前記永久磁石を磁場印加方向に直交する軸で回転させた。

塗布液体の硬化
上記の回転磁場を１分間印加した後、磁場をそのまま印加しながらＵＶを６０００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍ）照射して樹脂を硬化させ、磁場の印加を停止した。

絶縁膜形成状態の確認
上記の硬化物を光学顕微鏡で観察したところ、Ａｇメッキを施したグラファイトが図８（ａ）、（ｂ）に示す様に、磁場印加方向の回転面にグラファイト面が平行に配向している様子が確認できた。なお、図８（ａ）は、回転磁場の回転軸方向から見た図であり、図８（ｂ）は、回転磁場の回転面に平行な方向から見た図である。また、図に示した矢印は回転磁場の回転軸である。

エネルギー線反射・遮蔽状態の確認
次に、Ａｇメッキを施したグラファイトの模式図を図９に示す。ここで、回転磁場の回転軸はｙ軸になり、Ａｇメッキを施したグラファイトはｚ軸とｘ軸からなる平面に平行に配向する。ｙ軸と概略同じ方向から来る光はＡｇメッキを施したグラファイト面で反射し遮られる。一方、ｚ軸とｘ軸からなる平面に概略平行な方向から来る光は、グラファイト面の隙間をすり抜けて透過する。ｚ軸とｘ軸からなる平面に概略平行な方向から来る光を透過することが、磁場を印加した方向に概略平行な一軸方向からのみの光を透過する実施例４との違いである。

ｘ、ｚ軸からなる平面に平行な光の光透過率／ｙ軸に平行な光の光透過率＝３．４であった。したがって、光透過率に対して異方性が発現していることが確認できた。また、光反射については、ｘ、ｚ軸からなる平面に平行な光の光反射率／ｙ軸に平行な光の光反射率＝５．３で、同じく異方性が発現していることが確認できた。

実施例５、６に示したように、結晶のａ／ｂ−軸が磁力線に対して平行に配向する板状材料は、静磁場と回転磁場で配向の様式が変わる。

実施例７では、本発明の磁場を用いたエネルギー線反射材料の製造方法のその他の実施例を示す。
エネルギー線反射材料分散液の作成
実施例２と同じ分散体を使用する。

充填・塗布
底面に直径０．１ｃｍ×高さ０．１ｃｍの強磁性体であるパーマロイ製の円柱を埋め込んだ底辺□０．５ｃｍのテフロン（登録商標）製直方体容器に、上記の分散液を０．５ｃｍ高さにまで充填し、真空脱泡を行った。

磁場の印加
そこに、磁力線が容器に対して縦に印加されるように永久磁石を用いて０．５Ｔの磁場を印加した。

塗布液体の硬化
上記の磁場を１分間印加した後、磁場をそのまま印加しながらＵＶを６０００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍ）照射して樹脂を硬化させ、磁場の印加を停止した。

絶縁膜形成状態の確認
上記の硬化物を光学顕微鏡で観察したところ、図１０に示す様に、ファイバーが磁場印加方向に概略平行に、かつ強磁性体であるパーマロイ製円柱方向に向かって傾斜配向している様子が確認でき、ファイバーアレイが形成されているのが確認された。なお、図に示す矢印は磁力線の向きである。

エネルギー線反射・遮蔽状態の確認
上記の配向体上面から光を照射すると、図１１に示すように、ファイバー内を光が伝達されて、パーマロイがあった部分に、図示されたようなイメージで光が集中することが確認できた。

異方性を持つ反磁性体の磁気エネルギーを配向角度に対してプロットしたグラフである。 磁気モジュレーターを用いた磁気異方性を有する物質の傾斜配向を示す図であり、（ａ）は、磁気モジュレーターの磁場の分布を示し、（ｂ）は、磁気異方性を有する物質の傾斜配向を示す。 板状反射板を面配列させたときの、エネルギー線の反射、通過特性を示す図である。 円筒型反射材料内壁反射による集光現象を示す図である。 一軸配向性ファイバーの静磁場による配向を示す図である。 板状部材（タルク）の静磁場による配向を示す図であり、（ａ）は、磁場印加方向の上面から見た図であり、（ｂ）は、磁場印加方向の側面から見た図である。 回転磁場の印加方向を示す図である。 板状部材（タルク）の回転磁場による配向を示す図であり、（ａ）は回転磁場の回転軸方向から見た図であり、（ｂ）は、回転磁場の回転面に平行な方向から見た図である。 Ａｇメッキを施したグラファイトの模式図である。 磁気モジュレーターを用いた一軸配向性ファイバーの静磁場による配向を示す図である。 ファイバーアレイによる集光を示す図である。

Claims (31)

1. 磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射部材に磁場及び電場の一方または両方を印加して、前記エネルギー線反射部材を印加した磁場及び／または電場に応じた方向に配向させ、固定することにより、前記エネルギー線反射部材の向きに応じた所望の方向にエネルギー線を反射する材料を製造することを特徴とするエネルギー線反射材料の製造方法。
2. 磁化率及び／または誘電率の異なる２以上の物質を含む基板（磁気モジュレーター及び／または電気モジュレーター）に磁場及び電場の一方または両方を印加して、前記基板中で磁化率及び／または誘電率の最も高い物質に印加された磁力線及び／または電気力線を集中させて所望の磁束密度分布を有する磁場及び／または所望の電束密度を有する電場を形成し、前記エネルギー線反射部材に前記所望の磁束密度分布を有する磁場及び前記所望の電束密度分布を有する電場の一方または両方を印加することにより、印加された磁場及び／または電場に応じて、所望の前記エネルギー線反射部材の配向方向の分布を有する材料を製造することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
3. 回転磁場及び回転電場の一方または両方を用いて前記磁気異方性及び／または誘電率異方性を有する部材の磁化困難軸、誘電率が最小の軸、またはその両方が足しあわされた軸を配向させることを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
4. １以上の前記エネルギー線反射部材を流動性のある物質中に浮遊させ、磁場及び電場の一方または両方を印加することにより所望の方向に前記エネルギー線反射部材を配向させることを特徴とする請求項１から３の何れか1項に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
5. 磁気異方性及び／または誘電率異方性が異なる少なくとも２以上の前記エネルギー線反射部材を流動性のある物質に浮遊させ、磁場及び電場の一方または両方を印加することにより、所望の少なくとも２以上の方向に前記エネルギー線反射部材を配向させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
6. 前記流動性のある物質を固化させることで、磁場及び電場の一方または両方を印加することにより所望の方向に配向された前記エネルギー線反射部材の向きを固定することを特徴とする請求項４または５に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
7. 前記流動性のある物質が液体であることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
8. 前記液体が、溶融状態の固体であり、冷却することによって前記液体を固化することを特徴とする請求項７に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
9. 前記液体として、活性エネルギー線の照射によって固化する液体を用いることを特徴とする請求項７に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
10. 前記液体として、活性エネルギー線硬化型樹脂を用いることを特徴とする請求項９に記載のエネルギー線反射材料製造方法。
11. 前記液体として、加熱することによって固化する液体を用いることを特徴とする請求項７に記載のエネルギー線反射材料製造方法。
12. 前記液体として、加熱することによって固化する樹脂を用いることを特徴とする請求項１１に記載のエネルギー線反射材料製造方法。
13. 前記エネルギー線反射部材の形状が板状であることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載のエネルギー線反射材料製造方法。
14. 前記板状反射板を面配列させ、面に概略直交する方向から来たエネルギー線を反射し、面に概略平行な方向から来たエネルギー線を通すことを特徴とする請求項１３記載のエネルギー線反射材料製造方法。
15. 前記エネルギー線反射部材の形状が筒状であることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載のエネルギー線反射材料製造方法。
16. 前記エネルギー線が電磁波であることを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
17. 前記電磁波の波長が４００〜８００ｎｍの可視光であることを特徴とする請求項１６に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
18. 前記エネルギー線反射部材として、磁気異方性及び／または誘電率異方性を有する部材に、該磁気異方性及び／または誘電率異方性が損なわれない範囲でエネルギー線を反射する材料をコーティングした部材を用いることを特徴とする請求項１から１７の何れか1項に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
19. 特定の波長のエネルギー線を反射する磁気異方性及び／または誘電率異方性を有する部材を用いることを特徴とする請求項１から１８何れか１項に記載のエネルギー線反射材料の製造方法．
20. 前記エネルギー線反射部材がグラファイトに金属をメッキした部材であることを特徴とする請求項１８または１９に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
21. 前記エネルギー線反射部材が粘土層状化合物に金属をメッキした部材であることを特徴とする請求項１８または１９に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
22. 前記金属としてＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＮｉＰメッキを用いることを特徴とする請求項２０または２１に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
23. 磁気異方性を有する結晶性高分子を前記エネルギー線反射部材として用いることを特徴とする請求項１６または１７に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
24. 前記エネルギー線反射部材が液晶性分子、またはその会合体であることを特徴とする請求項１７に記載のエネルギー線反射材料の製造方法。
25. エネルギー線を反射する前記エネルギー線反射部材の代わりに、任意の波長のエネルギー線を遮蔽または反射するエネルギー線遮蔽部材を用いることを特徴とする請求項１から１７の何れか1項に記載のエネルギー線遮蔽材料の製造方法。
26. 前記エネルギー線遮蔽部材がグラファイトからなることを特徴とする請求項２５に記載のエネルギー線遮蔽材料。
27. 請求項２に記載の磁束密度分布を有する磁場及び電束密度分布を有する電場の一方または両方をエネルギー線反射部材に印加して、所望の点を中心にエネルギー線が集中または拡散するようにミラーアレイを配向させ、凸レンズまたは凹レンズ効果を持たせることを特徴とするミラーアレイの製造方法。
28. 磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射部材またはエネルギー線遮蔽部材に印加する磁場及び電場の一方または両方の方向を時間的に変えることにより、エネルギー線を反射または遮蔽する方向を時間的に変化させることを特徴とするエネルギー線の反射または遮蔽方法。
29. 磁気異方性及び／または誘電率異方性を有するエネルギー線反射部材またはエネルギー線遮蔽部材と、前記エネルギー線反射部材または前記エネルギー線遮蔽部材に磁場及び電場の一方または両方を印加する磁場及び／または電場の印加手段と、印加する磁場及び／または電場の方向を時間的に変更する方向変更手段と、を含み、前記エネルギー線反射部材またはエネルギー線遮蔽部材に印加する磁場及び／または電場の方向を時間的に変えることにより、エネルギー線を反射または遮蔽する方向を時間的に変化させることを特徴とするエネルギー線反射または遮蔽装置。
30. ３軸の誘電率が異なる部材に、概略直交する磁場と電場の両方を印加することにより、該部材を磁場と電場の印加方向に対応した方向に配列させることを特徴とする誘電率異方性を有する部材の配列方法。
31. グラファイトを回転磁場または回転電場で配列させることを特徴とする偏光子の製造方法。