JPH05503888A - 視認可能な磁性ディスプレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 視認可能な磁性ディスプレー 発明の背景 本発明は、磁力を使用して分散媒体中に含まれている磁気的に活性の小片を配向 し、光か透過てきるようにする視認可能な磁性ディスプレーに関する。

磁気的手段による視認可能なディスプレーを形成する既存技術は、粘性液体中に 分散された微細な磁性粒子に磁界を作用させることを一般に含む。この粒子は磁 界内へ移動して磁界の軌跡に沿って集積され、これにより磁界の軌跡に沿う粒子 の集積によって構成された像を生み出す。

これらの粒子の引き付は作用は、付加的手順として定義されることかできる。す なわち、描画（引き付け）の行われる前は、視認背景の視野全体は磁性粒子が全 く無い状態とされる。磁界が液体にディスプレーされると、磁性粒子が、液体底 部から液体上部へと引き付けられて持ち上げられ、上面に視認可能像を形成する 。

しかしながら引き付けられた後、粒子は液体表面から離れて沈澱する傾向を示す ので、長い時間にわたって像を保持することは難しい。更に、磁界の影響の中で 磁性粒子はその磁界に引き付けられ、磁界の軌跡に磁性粒子が追従して、所望の 境界画定領域から運び去られてしまうため、コントラストおよび解像度の低下し た断続ラインか形成されることになる。

従来技術は、種々の方法でコントラストおよび解像度の難題を取り扱ってきた。

例えば、ムラタ氏他に付与された特許（米国特許第４．６４３，６８４号）は、 降伏値が５ダイン／ｃｍ”またはそれ以上の分散媒体を有する磁性ディスプレー パネルの使用を開示している。この媒体は無機シックナー（濃化剤）、微細な磁 性粒子、そして彩色剤を含んで構成される。ムラタ氏はセルの各々の中に分散媒 体を閉じ込めたマルチセル構造の使用を開示している。この構造は、磁性粒子に 磁界を作用させている間、媒体および磁性粒子かあるセルから隣のセルへ移動し てしまうことを制限する助けをなす。

しかしながら、従来技術によって得られた警告にもかかわらず、従来の磁性マー キング装置における液体中に分散された磁性粒子に対する磁界の作用は、多くの 固有の難題を生じる。

例えば、磁界が、磁性粒子を含む液体を横断する間、磁性粒子は液体底部から液 体上部へ向けてその磁界に対して液体中を移動する。このような液体中の粒子の 局部的な移動は、液体中に粒子の無い空所を発生させる。この空所は、粒子が磁 界に対するそれぞれの引き付は作用によって基体の上面へ向け、そしてその上面 に沿って引張られるときに発生する。装置が描画の目的に使用されるように磁界 か移動されるときには、引き付けられた粒子は磁界の軌跡に沿って基体中を引張 られて、粒子の不完全な分散を生じることになる。

更に、これらの従来技術の装置によって作り出された像を消去するのにも磁界が 必要とされる。この消去磁石は、磁界による引き付けが行われた後で磁性粒子を 移動させる。従って、ディスプレーの一掃すなわち消去が望まれるときには、磁 界が装置底部に付与されて磁性粒子を液体上部から液体底部の本来の位置へ引き 付け、このようにして像形成粒子を液体上部から排除する。しかしながらこの消 去技術には多くの制約がある。例えば液体底部を横断して不完全なすなわち不均 一な磁界付与が行われると、消去後に粒子の局部的な集積部分を生じ、これによ り引き続いて液体上部に磁界を作用させての実線の描画が、液体中の粒子の不完 全な分散のために阻害されてしまう。更に、磁気的手段による使用および消去が 繰り返された後では、粒子を再分散させて液体中の均一性を得ることは、粒子の 磁気的な引き付は性のために極めて困難となる。

従って、従来技術の磁性ディスプレー装置に使用されている付加的手順に固有の 描画および消去の難点を解消する磁性ディスプレーを生産する装置および方法が 必要とされる。

本発明は本物の、一様な、しかも解像度およびコントラストが高い視認可能な磁 性ディスプレーを提供する。

本発明はまた、分散媒体中の含有された小片に磁界がディスプレーされたときに その分散媒体中の磁気的に活性の小片を配向させることによって像を形成する方 法および装置を提供する。この磁気的に活性の小片は分散バッチの光伝達特性を 変化させるように配向される。本発明の磁気的に活性の小片の配向は、分散媒体 中の小片の総体的（クロス）な置き換えは生じることはなく、従って媒体中の小 片の一様な一貫した分散を与える。

発明の概要 ここで、磁性マーキング装置について説明する。この装置は、少なくとも１つの 透明もしくは半透明の表面積部分を有する筐体と、複数の磁気的に活動される小 片を含有する分散体と、磁界を形成する磁石とを含んで構成される。磁界および その磁力線が磁気的に活性の小片に対してディスプレーされると、小片は磁石の 磁力線に沿って整列し、これにより分散媒体の光伝達特性を変化させて像を形成 する。磁気的に活性の小片はニッケル小片を含んで構成可能であり、また筐体の 半透明もしくは透明な表面積部分は接触されて変形できるようになされていて、 全体的もしくは個別的な消去能力を与えるようになされている。

また、磁性ディスプレーパネルも開示される。このディスプレーパネルは、前部 および後部パネルを有し、液密空間を形成していて、前部または後部パネルの少 なくとも一方か透明もしくは半透明の面積部分を有するような筐体を含んで構成 されている。このパネルはまた、複数の磁気的に活性の小片を含有する分散媒体 を収容しており、この分散媒体は前部および後部パネルの間に形成されている液 密空間の中に封入される。ディスプレーパネルはまた磁界を形成する磁石を含み 、この磁界は複数の磁力線を含んでなる。この磁界が小片にディスプレーされる と、小片は磁界の磁力線に沿って整列し、これにより分散媒体の光伝達特性を変 化させる。

磁気的に活性の小片を配向させる方法もまた開示される。この方法は、分散媒体 中の磁気的に活性の小片を攪拌し、少なくとも１つの透明もしくは半透明の面積 部分を有する容器内で媒体を均一に分散する段階と、複数の磁力線を含んでなる 配向された磁界を容器にディスプレーする段階と、磁力線に沿って小片を整列さ せることによって媒体の光伝達特性を変化させる段階とを含む。

図面の簡単な説明 第１図は、分散媒体中に分散された本発明の磁気的に活性の小片の斜視図であっ て、磁石が媒体上方に吊り下げらでいるが小片には未だ影響を与えていない状態 を示す斜視図。

第２図は、磁力線が分散媒体中に透過され、小片に影響を及ぼしている状態を示 す本発明の斜視図。

第３図は、本発明の装置の１つの好ましい実施例の平面図。

第４図は、第３図の好ましい実施例の線４−４に沿う破断した横断面図。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明の磁性ディスプレーにおいて、像は分散媒体中に含有されている磁気的に 活性の小片を磁界の磁力線に沿って整列させることて形成される。小片の整列は 分散媒体を通しての光伝達を変化させる。

磁界が、例えば鉄ニツケル合金組成によって構成された永久磁石または鉄ニツケ ルボロン組成のアモルファス磁石によって磁界が付与されると、磁気的に活性の 粒子は磁石の磁界に引き付けられてその磁界の軌跡に集積する傾向を見せる。

磁気的に活性の粒子におけるこの誘発される磁気作用の現象はまた、粘性液体中 に磁気的に活性の粒子を分散させることによっても観察される。粘性液体中にこ の粒子を分散させることによって、液体の粘性は摩擦による抵抗力によって粒子 の磁気的な整列をスローダウンさせる。これにより磁気的に活性の粒子が液体の 外面に与えって磁界の軌跡にて磁気的に活性の粒子の集積を形成するのが観察さ れる。

これらの磁気的に活性の粒子の層の厚さは液体中の粒子の密度に係わるある種の 関数となり、また単一層から多段層の範囲にわたり、これは磁気的に活性の粒子 の個数および密度と、磁界の面積および密度とによって決まる。

磁界に対して粘性液体中を移動するこのような現象を示すこれら磁気的に活性の 粒子の各々の全体的な幾何学体形状に近づけば近づくほと、付与された磁界に対 する粘性流体中の粒子の移動はますます頻発し、いっそう明白になることが観察 されている。しかしながら磁気的に活性の粒子の形状が球体形状から外れ、ます ます平坦な小片形状になればなるほど、それらの粒子は磁界の磁力線に沿って整 列するようになり、液体中を磁界の軌跡へ向けて移動せずに相対的に静止される 傾向を見せる。従って、本発明において像を形成する粒子の能力は、磁気的に活 性の粒子の幾何学形状によって決まるのである。

粒子の幾何学形状の１つの測定値は、粒子の長さ：輻、高さの比率である。便宜 的にこの比率は粒子のアスペクト比と定義される。磁性粒子のアスペクト比の決 定は、磁性粒子の絶対的な幾何学形状の点から測定値を与える。従ってアスペク ト比の計算は、作用された磁界の磁力線に沿うような所望の整列性を有する本発 明において使用される金属粒子の選択に関する標準を与えるのである。　球体粒 子においては、アスペクト比は１：１：ｌてあり、すなわち１となる。はぼ１の アスペクト比を有する粒子は一般に、粘性液体中に含有されている場合は磁界の 磁力線に沿って整列せず、上述したような引き付けおよび移動の現象を生じて液 体中を移動し、磁界の軌跡に集積してしまう。

例えば、市場で入手可能なインク・ニッケル・パウダー・タイプ１２３のような 金属粒子は約４ミクロンの粒子寸法を有し、この粒子は樹枝状幾何学形状を有す る。

しかしながら、小さく不規則な粒子寸法であるために、粒子のアスペクト比の決 定のために最長軸線を決定するのが困難である。それにもかかわらず、これらの 特定の粒子は、磁界に曝されたときに１のアスペクト比を有する球体粒子と同じ ように振舞う。同様に、市場でノバメット・インコーホレーテッドから入手可能 なＩのアスペクト比を有する８ミクロン直径の粒子（ノバメット４８Ｐ）のよう な球体ニッケル粒子は、磁界に引き付けられると分散媒体中を移動して、その磁 界の磁力線に沿って整列しない。（ヘガナエス（Ｈｏｅｇａｎａｅｓ）で３２５ メツシユおよび１００メツシユのような市場で入手可能な強磁性粉末もまた引き 付は現象を示す） 粒子のアスペクト比が１から変化すると、粒子は付与された磁界の磁力線の方向 へその長手軸線を並べる傾向を見せ、本発明における整列性および光伝達特性の 変化を与える。

付与された磁界の磁力線に沿って整列する現象を見せるような１より大きいアス ペクト比を有する金属粒子および非金属粒子を含む磁気的に活性の粒子は、以下 、磁気的に活性の小片と称される。したがって、磁気的に活性の小片は、本発明 の分散媒体の光伝達特性を変化させるような整列性を見せる金属粒子と定義され る。例えば、長さと幅が１５ミクロンで高さが１ミクロンの小片はＩ５：１５： Ｉのアスペクト比を有する。１５：１５：］のアスペクト比によれば、小片は磁 界の磁力線に沿って整列する現象を見せる。また、磁界に曝された後の小片の誘 導磁界特性が原因して、小片は引き付けおよび反発の両方の性質を見せて、これ は小片を整列させてその状悪に保持する助けをなすとともに、小片の並進運動に 抵−抗する。整列されると、互いに対する引き付けおよび反発の性質に関連する 磁力線に沿った小片の整列は、分散媒体における光伝達特性に所望の変化を与え る。

本発明における所望の整列性を与えるようなアスペクト比現象を見せる磁気的に 活性の小片の他の例は、磁気的な微細な円筒形ファイバーである。例えば、７ミ クロン直径のニッケル被覆されたグラファイトファイバーが５０ミクロン長さに 切断されると、これらのファイバーは５０ニアニアのアスペクト比を有すること になり、磁界の磁力線に曝されると本発明の分散媒体中で所望の整列性を示す。

各小片か磁界の磁力線に整列するための適当な幾何学形状すなわちアスペクト比 を有すると仮定して、小片が磁界に曝されたときに小片の完全な整列が本発明に よって生じることが好ましい。しかしながら本発明において使用される個々の小 片の間のアスペクト比の相違は、磁界が作用したときに装置内での各小片の不完 全な整列を引き起こす。しかしながら、整列作用は磁性小片の与えられた集団内 の平均的なアスペクト比の増大に連れて顕著になる。

約５，１またはそれ以上とされるのが好ましく、最も好ましくは約１０＝１また はそれ以上とされる高さ、長さまたは幅の少なくとも２つの寸法を有するアスペ クト比の磁気的に活性の小片の集団が、小片寸法の変化の最大の影響を克服する ために好ましいとされる。このような範囲内のアスペクト比を育する磁気的に活 性の小片は、小片が整列することで分散媒体における光伝達に所望の変化を与え ることが観察されている。しかしながら、本発明に不規則形状の小片（絶対的な 長さ、幅または高さの真の測定かできない）が使用された場合には、アスペクト 比を計算するのに使用される測定値は、小片の幾何学形状に沿った最長の直線的 測定値、これに直角に測定したアスペクト比計算のための他の測定値、に対応さ れることが好ましい。

磁界の磁力線の相対的な密度は、磁界または磁界発生源の磁界強度の測定値とし て与えられる。従って、磁界強度すなわち磁力線密度は、磁界の相対的強度およ び磁石もしくは磁界発生源の形状の両方に従って変化する。

故に、磁石の強さおよび磁力線の密度は本発明の小片整列現象を誘導するにおい て考えるべき重要な要素となる。

磁力線の特に磁界の外側部分の回りにおける相対的な密度および磁界のエツジに 沿って外方へ広がる範囲もまた、磁気的に活性の小片が磁力線に沿って整列する 範囲を決定することになる。

図面を参照すると、第１図は分散媒体１４の上方に吊り下げられた磁石ｌＯを示 しており、分散媒体中には複数の磁気的に活性の小片１６がランダム位置４０に 浮遊している。磁石ＩＯから分散媒体１４を隔てているのは面２６である。この 面２６は、透明または半透明の面積部分て構成されるのか好ましく、以下に詳細 に説明するように、これを通して小片の整列現象を観測できるようになっている 。磁石ｌＯは正極２０と負極２２とを有していて、この磁石は磁界１７を存し、 これはその周囲に放射された負の磁力線１８を含んでなる。

第２図を参照すると、磁石ｌＯは分散媒体１４と相互作用して示されている。磁 界１７の磁力線が面２６を超えて分散媒体１４の中に下がると、磁気的に活性の 小片１６は磁力線１８に沿って自ずから配向する。本発明のこの特定の実施例で は、様々な整列領域が観察される。

第１図および第２図に示したように延在する磁力線１８を有する磁石１０によれ ば、磁気的に活性の小片１６は磁力線１８か分散媒体１４中に延在する面積部分 にて整列現象を見せる。

整列領域３０は磁気的に活性の小片１６が磁力線に沿って整列した２つの層を示 しており、誘導された磁気作用現象によって小片に磁気的な電荷が発生され、（ ＋）および（−）５０によって示されている。磁性小片１６に誘起された磁気は 、それらの正（＋）極および負（−）極が互いに引き付は合って階層状に整列す るように小片１６が整列することによって整列現象を助成するだけではなく、電 荷５０もまた横方向の反発性を発揮して、整列した小片１６が整列状態を保持す るように、かつまた分散媒体１４を通して引き付けられないすなわち付随的に分 散されないようにしている。図示されたように磁力線１８を有する円筒形磁石Ｉ Ｏがその磁力線１８を分散媒体１４に作用させると、僅かな空所領域３３が生じ る。ここでは、幾ばくかの小片１６が磁界１７の真下に位置し、磁力線１８の直 接的な影響を受けずにランダム位置を維持する。しかし、空所領域３３の周辺の これらの小片１６は磁力線１８によって整列領域３０へ向けて移動し引き付けら れる。

整列領域３０の周辺においては小片１６はここに示すように磁石１０の磁力線１ ８に露出されるとそれらのランダムな配向状態から移動をはじめ、多少ながらＶ 字形の配向を生じる傾向を見せることも観察されており、このＶ字形の開いた部 分が磁石１０に対面し、その閉じた部分が磁石から離れた方向へ向く。このＶ字 形領域３７における小片１６のＶ字形の整列はまた分散媒体１４の光伝達性をあ る程度変化させるのてあり、小片１６のＶ字形の配向が分散媒体１４のＶ字形領 域を通る光伝達を相対的に低下させて分散媒体１４の表面に曝された光を反射さ せる傾向を見せ、整列領域３０のエツジに沿って「ハロー効果」を与え、これは 本発明によって形成された像に大きなコントラストを生じることになる。Ｖ字形 領域３７の外周においては小片１６は磁石１０の磁力線１８によって影響されず に残されて、ランダム位置４０この技術分野に熟知した者には、磁気的に活静舎 噺叫小片１６の影響される領域の数とともにこの整列現象は、磁力線１８の配向 および幾何学形状とともに使用される磁石の種類および強さによって変化するこ とが明白となろう。例えば、第１図および第２図に示されたような棒磁石ｌＯが 横にしてすなわち９０°回転されて配置されて媒体に導かれると、空所領域３３ は一般的に認められなくなり、小片１６は磁界１７の磁力線１８によって影響さ れて分散媒体１４の前面積部分を通じて完全に整列する傾向を見せる。更に、磁 石１０の極性および誘起された小片１６の磁気的な帯ｔ５０がここに示した状態 から変化する。このことは、この分野に熟知した者には認識できるところである 。

小片整列現象を制御する要素は、分散媒体の組成、磁界強度、磁界の直径、磁力 線の密度および配向、磁気的に活性の小片のアスペクト比であって、小片の長さ 、輻および高さの少な（とも２つの相対的な測定値が少なくとも約５：１の相対 的な比率を存することが好ましく、少なくとも約ｌ０１１の比率であるのが最も 好ましいとされるようなアスペクト比、分散媒体の密度に対する小片密度、およ び小片の総質量である。

分散媒体 分散媒体は、特定の密度、粘度およびチキソトロピーを含むことが好ましい。チ キソトロピーは使用された特定の活性小片に関して、磁気的に活性の小片を分散 媒体中に均一に浮遊された状態に保持し、また本発明の整列および光伝達性の変 化を与えることを助成する。

磁気的に活性の小片のための何れかの適当な分散媒体か本発明に関して使用でき る。分散媒体は、磁気的に活性の小片か配向を変化し、かつまた付与された磁界 の磁力線に沿って整列することを可能にするように、それらの磁気的に活動され る小片を取りまくものでなければならない。

本発明の分散媒体に包囲された磁気的に活性の小片は、それらの小片が沈んだり 浮き上がったりする強い傾向を見せずにほぼ均等な層に浮遊されて保持されたま ま残されるような密度を有することが好ましい。それ故に分散媒体の密度は磁気 的に活性の小片の密度とほぼ同じとされて、小片が沈んだり浮き上がったすせず に平衡状態に本質的に支持されるようになされることが必要である。

分散媒体の粘度および（または）チキソトロピーは、磁気的に活性の小片の互い の間および磁界との間の相互作用が適当に制御てきるようになされねばならない 。それ故に分散媒体は、磁気的に活性の小片を整列させるために磁界によって分 散媒体の粘性およびチキソトロピーの性質に勝る最小限の力が磁気的に活性の小 片に作用されるように、また、磁気的に活性の小片の望ましくない方向性の喪失 を最小限に抑えて系をある程度安定化させるように、粘性および（または）チキ ソトロピーを有して構成されるのが好ましい。密度、粘度およびチキソトロピー は分散媒体自体によって与えられるか、所望の密度、粘度および（または）チキ ソトロピーを生み出す薬剤を導入するような媒体の混合によって与えられる。

磁気的に活性の小片は、静止状態においては分散媒体中に実質的に不動であり、 磁気的に活性の小片に磁界が付与された場所においては磁界の磁力線に沿って分 散媒体中をそれ自体が整列できることを示し、磁界の軌跡に向けて媒体中を移動 することはない、ことが好ましい。

従って分散媒体の適当な成分を選択するうえで密度、粘度およびチキソトロピー の間の相互関係か存在する。

チキソトロピー薬剤は、適当な媒体中に分散された場合に種々の粘度を示す性質 を有する。この粘度は、媒体中に含有されている小片に与えられているせん断応 力によって決まる。せん断応力が小さいと、すなわち静止状態ては、チキソトロ ピー的な分散は弾性的な固体に似た高粘度を有し、せん断応力か大きいと低粘度 を有する。

チキソトロピー的な液体は非ニユートン流体であり、これに反して非チキソトロ ピー的な液体はニュートン流体である。すなわち、チキソトロピー的な液体は小 さなせん断力すなわち静止状態の下では弾性固体のように振舞い、大きなせん断 力の下では液体に似た振舞いをする。

故に、これは静止状態およびせん断力の小さい状態および大きい状態の全てで液 体のように振舞う非チキントロピー的液体とは基本的に異なる。

分散媒体のチキソトロピーを制御することによって、チキソトロピー的な系の自 己調整が応力状態および静止状態のもとて適当な様々な粘度を与えるのが好まし い。

従って本発明の磁気的に活性の小片は、チキソトロピー的な液体（すなわち、静 止およびせん断の小さいときに固体のように振舞う）が分散媒体に使用されると きには、相互作用およびクランピングによって制限を受ける。

典型的なチキソトロピー薬剤は世ンモリロナイト粘土（テトラアルキルアンモニ ウムスメクタイト）、アタパルガス粘土（クリスタルラインハイドレーテッドマ グネシウムアルミニウムシリケート）、二酸化シリコンのような無機基質と、キ ャストールオイル、ポリサッカライズ、ガーゴム、スターチのプロセス誘導体の ような有機シックナーと、カルボキシビニルポリマー、セルロース誘導体および エマルジョンのような有機ポリマーとを含む。エマルジョンは、他の液体中に分 散された少なくとも１つの混合しない液体を含んでなる均質系として定義される 。これにおいては、少なくとも１つの液体は水または水溶液とされ、他の液体は 一般にオイル相として説明されている。ステアリン、ラウリン、オレインおよび ベヘン酸のような高分子量の有機酸（脂肪酸）と結合した金属塩である金属ソー プもまた使用を考えることかできる。この系に使用される主なる金属は、亜鉛、 カルシウム、アルミニウム、マグネシウムおよびリチウムである。有機アルキル 塩と結合した高分子量の有機酸を含んでなる有機ソープもまた考えることができ る。

チキソトロピー的な性質を有す名分散媒体は、静止状態においては磁気的に活性 の小片をしっかり且つ確実に包囲するのか好ましい。更に、磁力線に沿って整列 するような小片の移動が望まれるような磁界の影響のもとに小片が位置される場 合、その磁気的に活性の小片を包囲するチキソトロピー的な分散媒体は小片の移 動によって応力を受けたときに液状化され、これによって磁界の磁力線に沿って 小片が整列する動きを可能にする。

は、分散媒体中に浮遊状態に保持されて、磁界の作用を受けたときに媒体中を移 動しないようになされるのが望ましい。分散媒体が完全な粘性でないかぎり、磁 気的に活性の小片は分散媒体よりも軽いならば浮き上がって媒体表面を覆い、ま た、分散媒体よりも密度が高いならば媒体の底に沈澱する。

このような性質を有する広く様々な材料が分散媒体を準備するのに使用できる。

これらの材料は、有機および無機の両方のシックナーを含んでなるのが好ましく 、天然および合成のポリマーの両方または天然および合成のポリマーの両方の混 合物を含んでなるのが好ましい。

従って本発明の重要な＊念＋才、−気的に活性の小片の選択に関係して、特定の 密度、粘度およびチキソトロピーを存する分散媒体の選択に関係する。分散媒体 の性質は組み合って、静止時および磁界作用の影響をうけたときの何れにおいて も磁気的に活性の小片の分散媒体中での変位および移動を制限する。媒体中に磁 気的に活性の小片が均一に分散されること、および小片が磁力線に沿って整列し て分散媒体の光伝達性を変化できること、が本発明の繰り返し使用および過酷な 使用を通じて保持されるのが好ましい。

本発明の分散媒体はまた非静電気的な性質を含んでなるのが好ましい。この性質 は、媒体に対してその中を小片が静電気的に移動することによって発生した電子 を分散させる能力を与え、磁気的に活性の小片の実質的に適当な整列または分散 を抑えてしまうまたは防止してしまうようなバッチ中の静電気的な部分の集積を 防止するようになす。

その他の分散媒体、ゲルおよびエマルジョン系：移動を可能にするチキソトロピ ー的な薬剤を含むその他の懸濁流体すなわちキャリヤ流体：その他の磁気的に活 性の小片もしくは磁気的に誘導される粒子または小片；その他の種類の磁石もし くは磁界、等が知られており、あるいは本発明に使用できるように継続して開発 されるであろうことは正に明白である。それ故にこのような成分の包括的なカタ ログを作成する試みは不可能となる。本発明をその広義の概念において使用可能 な特定の成分に関して説明することはあまりにも膨大過ぎてしまい、必要でない 。何故ならば、この分野に熟知した者にはここに挙げる本発明の詳細な説明によ って本発明に有効な分散媒体、チキソトロピーおよび粘性の薬剤、磁界および磁 気的に活性の小片を選択することができるからである。

この明細書の記載から、また、この分野に熟知した者の知識から、本発明に適当 な特定の成分の適用性を知り、自信をもって推測することができるだろう。

従ってここに挙げた例は説明のためのものであって、本発明の精神から逸脱せず に材料、°構造および組成における様々な変更および変化がこの分野に熟知した 者には明白となろう。

チキソトロピーおよび粘性の薬剤の例 Ａ、カルボキシルビニルポリマー Ｂ、　セルロース誘導体 １、　ナトリウムカルボキシメチルセルロース２、　ヒドロキシエチルセルロー ス ３、　ヒドロキシプロピルセルロース Ｄ、　天然シックナー ３、　スターチ ４、トラガカントゴム ５、　ローカストビーンガム Ｅ、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ） １、ＰＶＰ／ビニルアセテートコポリマー分散媒体の例・ 以下は本発明の分散媒体の例である。別途指示されていないかぎり全ての比率は 重量％で与えられている以下の例は本発明の説明のためのものであり、限定する もの成分 １、鉱物油　４０部 エチレングリコール モノステアレート　５部 カリムルスＰＲＳ　５部 （パイロットケミカル、 サンタ・フエ・スプリングス、 カリフォルニア） ２、ポリプロピレングリコール　５部 ペトロラタム　６部 水　３９部 手順：　グループＩの成分を７１．ピＣ（華氏１６０’）で溶融混合し、グルー プ２の成分をグループ１の混合物に７１．１″Ｃ（華氏１６′０°）で加え、ゆ っくりと冷却する（必要ならば適当な粘性となるまて水を加える）。最後にニッ ケル小片を重量で２部加える。

Ｂ　ミセラーゲル ミセルは界面活性剤（サーファクタント）の分子の集合ユニットであり、溶剤（ 通常は水）と分子の疎液性（すなわち疎水性）の部分との間の相互作用の熱力学 の結果として形成される。

ミセラーゲルは２つまたはそれ以上の界面活性剤の不可逆結合を説明するのに使 用される用語であり、その１つは水と混合しない疎水性の飽和もしくは不飽和脂 肪酸（オレイン、パルミチン酸等）、またはトシルベンゼンサルファー酸のよう なアルキルベンゼン、更にはトリエタノールアミン、モノエタノールアミン、イ ソプロパツールアミンもしくは水酸化ナトリウムのようなアルキル親水性塩を含 んでなる。ここに記載したゲルは、適当量のアルキル成分を酸成分に制御された 状態で加えて攪拌し、ゲルを形成するようにして形成される。このようなゲルは 、疎水性成分を加える前に非イオン界面活性剤を加えることによって修正できる 。非イオン界面活性剤の添加は、ゲルの粘性を制御するために水を僅かに添加で きるようになす。

成分ニ オレイン酸　７部 非イオンアルキルフェニルポリエーテルエタノール　１０部 トリエタノールアミン　２部 水　５０部 手順、　オレイン酸か非イオンアルキルフェニルポリエーテルエタノールに添加 されて混合される。次にトリエタノールアミンがゆっくりと混合されてゲルが形 成される。適当な粘度に調整するために水が加えられる。最後にニッケル小片か 全形成ゲルの２重量％だけ加えられる。

トリトン　Ｘ］、００　１０．０部 （ローム＆ハース） 鉱物油　５１．０部 オレイン酸　４．０部 ステアリン酸　３．０部 水酸化ナトリウム　０．５部 水　３１．５部 手順　トリトンＸ１００、ステアリン酸およびオレイン酸か鉱物油に加えられ、 均質となるまで攪拌される。

ステアリン酸の溶解を簡単にするために、鉱物油が７１゜ビＣ（華氏１６０）に ′加熱される。・水の一部を水酸化ナトリウムから凝縮して上述した混合物に加 える。続いて表面下で均質になるまで攪拌する。水の残りを除々に加えて滑らか になるまで攪き混ぜる。最終生成物は白い不透明なペーストである。この粘度は 水または鉱物油を増分的に加えることて下げたり高めたりできる。上述の生成物 に対してステンレススチール小片を重量で２部加えＤ＝　無機シックナー： 植物油　９０部 非イオン界面活性剤　５部 手順：　ベネトンを高いせん断攪拌によって植物油に加える。ゲル状濃度の媒体 がゆっくりと形成される；しかる後非イオン界面活性剤を加える。中間的な速度 でニッケル小片を重量で２．５部混合する。

キサンタンガム　３部 グリセリン　５部 非イオン界面活性剤　２部 グリセリンおよび非イオン界面活性剤をキサンタン／水のゲルに徐々に加える。

上述した混合物を少なくとも２４時間にわたって硬化させて空気を追い出す。最 後に中間的な速度でニッケル小片を重量で３部加える。

カルボキシメチルセルロース　２部 水　８８部 非イオン界面活性剤　５部 更！；　プロピレングリコールを水に加える。非常にゆっくりした速度でカルボ キシメチルセルロースを加えてスラリーを形成する。透明なゲルが形成されるま で徐々に攪拌を強める。非イオン界面活性剤をこのゲルに加える。最後に、中間 的な速度でステンレススチール小片を重量で３部加える。

磁気的に活性の小片の例： 本発明において使用できる適当な磁気的に活性の小片の例は、例えば鉄、コバル ト、またはニッケルの基合金で作られ且つまたその材料で粒状の形状に形成され た磁性金属材料を含んで構成される。必要ならば、小片は色調を調整される。し かしながらこの分野に熟知した者にとって知られている何れの適当な磁気的に活 性の小片も本発明で使用することが考えられる。以下は本発明に使用するのが望 ましい性質を有する小片の例である。

（ａ）　６．６９　１．３９　０．３７　１３　３．４　９４．３（ｂ）　７． ６０　１．１９　０．４７　；Ｌ５　３．８　９３．７（ａ）　６．５３　１− ０３　０．８８　０．８　２１．４　７．８Ｃｂ＞　６．６８　１．５２　０． ８３　１．６　１２．７　８５．７（ｃ）　６．９９　Ｌ２２　１．００　６９ ．２　１８．２　１１６（ａ）　ＡＳＴＭ規格３２９によって決定される。

（ｂ）　５ｃｏｔｔ　Ｖｏｌｕｎｔｅｅｒ（ＡＳＴＲ１ｉ格Ｂ５２９）によって 決定される。

（ｃ）　Ｕ、　Ｓ、　５ｔａｎｄａｒｄ　５ｅｒｖｉｃｅにッケルー・・・・・ ９９．９％Ｎ１）（ステンレススチーノ＋、−−−−・−６８％Ｆｅ、１７％Ｃ ｒ、　１３％Ｎｉ、　２％ＭＯ）しかしながら、磁気的に活性の小片を有する種 々の非金属小片が本発明に使用できることはこの分野に熟知したものによって認 識されよう。例えば、磁気的に活性のコーティングを存するポリメリック基体を 本発明で使用することが考えられる。

分散媒体に加えられる小片の量は多数の要素に従って変化される。この要素とは ：小片の組成；小片の寸法；望まれるディスプレーコントラストの地：磁石の強 さ；分散媒体の組成である。しかしながら、分散媒体の重量に対する磁気的に活 性の小片のパーセント重量は、分散媒体の約０．２５重量％〜約ｌＯ重量％の範 囲、最も僚望ましくは約１重量％〜約５重量％の範囲で構成されることが好まし いと考えられる。しかしながら、この分野に熟知した者はこれらの範囲が、本発 明の特定の応用および分散媒体の組成に応じて、ここに示された値を超えて変化 できることを認識できよう。

彩色剤 磁気的な引き付けに関するような小片形状の特別な利点に加えて、本発明の磁気 的に活性の小片は高い鏡面反射率を有することか好ましい。従って、本発明に使 用される小片は平坦面を有し、この面が分散媒体中にランダムに分散されて透明 もしくは半透明な面から見たときに、光を反射した滑らかに見えるコーティング を形成することが好ましい。磁気的に活性の小片は更に、銀や金のような金属基 体、またはセラミックやその他の適当なコーティングまたは彩色剤で被覆されて 、コントラストを高め、あるいは本発明の特定な使用に関して特定の色を与える ようになすことができる。

望まれるならば、分散媒体に対する彩色剤の添加もまた本発明に使用することが 考えられる。分散媒体中に溶解できる間色系色素すなわちダイを本発明で使用し て、適当な例として、整列した小片を含有する分散媒体部分と、小片がランダム に分散されている隣接部分との間のコントラストを高めるようにすることが好ま しい。

ディスプレー装置 本発明の装置は、分散媒体が収容される筐体を含み、この筐体が少なくとも１つ の透明もしくは半透明な面積部分を有して構成される、のが好ましい。第３図お よび第４図に示された好ましい実施例では、本発明の筐体５０は２つの間隔を隔 てられた平面５３および５５を含み、それらの間の液密空間５１の中に分散媒体 １４が介在し、この分散媒体１４は磁気的に活性の小片１６を懸濁支持して構成 されている。

好ましい実施例において、筐体５ｏを存して構成された２つの面５３．５５の間 の空間５１は、ディスプレー装置の特別な応用においては空所とされる。コント ラストが強く良好な消去能力を存するシャープなディスプレーを形成するために 、これらの面は約５〜約５００ｍｍ、好ましくは約５〜約２５ｍｍの距離を隔て られる。ディスブ・レーが読み出される前面５３は透明材料で構成されることが 好ましいが、特定の実施例に応じて半透明材料て構成され得る。何れの場合も、 各種プラスチックおよびガラス材料が使用できる。

他方の後部面５５は透明材料で作られる必要性はない。

故に、各種プラスチック、ガラスおよび金属が使用できる。しかしながら好まし い実施例では、前面５３および後面５５の両方ともが透明もしくは半透明の材料 で構成され、分散媒体１４の光伝達性の変化を観察できるよう透明の材料で構成 された例においては、装置はその一方の側に対する磁界のディスプレーか面５３ ．５４の間の分散媒体Ｉ４中の小片１６を整列させ、光が面５３．５５の両方お よび小片の整列された部分における分散媒体を通して伝達できるように構成され ることができる。

他の好ましい実施例では、装置は像が筐体５ｏの反対両側に別々に作られ、それ らの像が筺体５ｏの反対両面５３．５５を通して別個に視認できるように構成さ れることができる。２つまたはそれ以上の異なる像が筐体５０の反対両側に別々 に作られて視認できるようになされる例においては、種々の要素に特別な配慮が 与えられねばならない。これらの要素には二面間の分散媒体の厚さ二面の厚さ； そして磁界の強さが含まれる。この分野に熟知した者には多くの要素の中てこれ らの要素が、磁界１７の磁力線１８が一方の面５３または５５にのみ与えられた ときには小片１６の整列が面５３．５５の間の空間５１を通じて分散媒体１４に 像を形成するか、あるいは小片１６の整列が磁界１７の露出された面５３．５５ を通してのみ分散媒体１４に像を形成するかを決定するということを認識するだ ろう。第２の例における小片１６の整列は、筐体５０が反対両側の面５３．５５ に沿って別々の像を形成され、それを通して視認できるようにするのが好ましい 。像は互いに干渉しないことが好ましい。

磁気的に活性の小片の手操作による再分散および配向は、像の消去を行うために 望ましい。面５３．５５の一方または両方は、使用者によって変形されて磁気的 に活動される小片Ｉ６を再方向付けして分散媒体１４中でランダム配向となし、 これにより本来の媒体１４の光伝達性を回復させることができるようにするため に、柔軟材料で作られることが好ましい。

面５３．５５の厚さは重要である。面５３．５５の厚さは、約０．５〜約ｉ、Ｏ ｍｍとされるのが好ましい。

この厚さか１．０ｍｍを超えてしまうと、磁石１０が分散媒体１４中の小片】６ から離れて位置されるほど磁界１７の相対的な強さが減じるために、像はコント ラストが小さくなる。前面５３および後面５５は、通常のモールド成形技術によ るなとの技術的に知られている方法によって１つの連続部材て形成されることが できる。あるいは、これらの面は例えば熱シールまたは接着剤によって互いに結 合されることができる。

本発明の筐体５０の好ましい実施例は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）または塩化ビ ニル、ポリエチレンテレフタレー）−（ＰＥＴ）　、ポリカーボネート、アセテ ート、またはその他の適当なポリメリック材料を含むコポリマーて構成された面 ５３．５５を含んで構成される。

前面５３は後面５５に対して両面の周縁にわたって接着剤で固定されることがで きる。面５３．５５の縁部は高周波溶接、超音波結合またはこの分野に熟知した 者によく知られている同様の方法を使用して互いに固定することができる。一方 の面は一部へこまされて両面間にチャンバーを形成し、その中に分散媒体１４を 収容するのが好ましい。しかしながらこの分野に熟知した者には、本発明の筐体 ５０が非平面の面を含んで構成され、筐体５０か球体、立方体および円筒形のよ うな形状を含む３次元の筐体形状を形成するような面を含んで構成されることが できるというこ、とが明白であろう。

作動において、磁界１７の磁力線１８は筺体５０の面５３．５５にディスプレー されたそれを透過し、分散媒体中の磁気的に活性の小片がそれ自体によって磁界 の磁力線に沿って整列するように配向させ像を形成する。分散媒体１４を通して 内部へ伝わる光伝達性を変化させた結果として像を形成するのは、この磁気的に 活性の小片の整列による。従って、磁界１７の磁力線１８が第１図に示した小片 １６に導かれると小片１６は、それらの各各における長手軸線がそれらの小片１ ６の分散されている分散媒体１４の部分に影響する磁界１７の磁力線１８にほぼ 沿って、そしてほぼ平行に整列されるように配向される。磁力線Ｉ８に沿って整 列されると、磁気的に活性の小片１６は分散媒体１４の光伝達性を変化させて像 を形成する。

好ましい実施例においては、本発明の磁気的ディスプレーによって形成される像 は磁石ｌＯの作用を受ける。

磁石１０の磁界１７は磁石先端の軌跡に隣接した部分において浮遊されている磁 気的に活性の小片１６に作用する。筐体５０上での磁′石先端の動きは、筺体５ ０の表面近くの部分の小片１６をランダム位置から磁石ＩＯの先端に対して実質 的に垂直な別の位置へ向けて配向させ、小片１６は既に説明したように磁界１７ の磁力線に沿って整列するのである。観察者にとっては、小片１６のこの再配向 は、磁界１７の影響を受けずに本質的に整列されていないランダム分散されてい る磁気的に活性の小片１６の金属的な残りの画面に対比して、黒い像を形成する 。

消去方法 本発明の重要な１つの概念は、使用者が非磁気的手段によって形成されている像 を選択的にもしくは完全に消去できることである。

像が形成された後、像を消去して小片の整列した部分で分散媒体１４の本来の光 伝達性を取り戻すようにすることが望まれることができる。本発明では消去と定 義したこの消去は、小片１６をその整列状態から、像が形成される前の分散媒体 １４中でのランダム状態に戻すことを含む。像の消去は部分的または全体的に行 われる。非磁気的な消去手段が像の消去を行うために使用されるのが好ましい。

可能な消去手段の例は：　（１）筐体の面に圧力を作用させ、その面を変形させ て分散媒体と接触させ、その変形部分において分散媒体１４を再分散させて既に 形成されている像の全体的または部分的な消去を行う；　（２）反対両側に面を 有する装置の一方の面を他方の面に対して横方向にスライドさせて移動させ、あ るいは、これに代えて平たい装置または３次元的な筐体の面の間にまたはその外 部に配置された別個の面、パネルまたはローラーを含んで構成されるのが好まし い消去手段を移動させて、面また消去手段を分散媒体１４に接触させ、媒体１４ が再分散されて小片１６をランダムに配向させるようになし；　（３）磁性ディ スプレー装置全体を手操作または機械的に振って、分散媒体１４、故に小片１６ を、ランダム配向させるように再分散させることを包含する。

（３）に記載したような手操作または機械的な消去は、本発明の装置が、ボトル のような３次元的なディスプレー面積部分を有する筐体を有して構成されている 場合に特に有効である。この、消去手段は、筐体を充満する分散媒体Ｉ４中に形 成された像を消去するのに使用できる。

あるいはこれに代えて、筐体の内側に接触してカバーするが筐体を充満すること はない筐体内面のコーティングとして分散された媒体１４に形成された像を消去 するのに使用できる。

第３図および第４図を参照すれば、消去パネル６０を含んで構成された消去手段 が本発明の好ましい実施例に関連して示されている。この消去パネル６０は面５ ３．５５の間にて液密空間５１の内部に配置され、パネル６０と面５３．５５と の間に配置された第１像面積部分６３および第２像面積部分６６を形成している 。分散媒体１４は像面積部分６３．６６の内部に収容され、ノ々ネル６０および 面５３．５５と流体接触状態とされるのが好ましい。消去パネル６０は筺体５０ の外側に配置されたハンドル６９に連結され、このハンドル６９は連結ロッド７ ０によってパネル６０と連結されている。筺体５０の全体にわたって流体密であ るのを保証するために、連結ロンドア０が、面５３．５５のエツジ５９を通して 延使用において、ハンドル６９が並進され、ガスケット７２て囲まれた連結ロッ ド７０が消去パネル６０を横方向へ移動させる。パネル６０は、像面積部分６３ ．６６に収容されている分散媒体１４に接触して媒体１４を面５３．５５の間て 移動させ、かつまたパネル６０が移動して、媒体１４をその面積部分６３．６６ において再分散させる。

上述した消去方法の何れによっても、その目的は小片１６を整列状態からずれる 方向へ物理的に配向させ、小片１６をランダムに配向させて分散媒体１４の光伝 達性を像の形成される前のランダム状態に戻すことである。

しかしながら、この分野に熟知した者に明白となるような小片１６を消去すなわ ち再分散させるその他の方法が本発明て使用されることが考えられる。

本発明の特定な実施例が詳細に説明されたが、この分野に熟知した者にはここに 開示した実施例は変更できることが明白となろう。それ故に、前述の説明は限定 するものではなくて例とし２て考えるべきものであり、本発明の真の範囲は以下 の請求の範囲の欄において定められるのである。

国際調萱報告

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．磁性マーキング装置であって、 少なくとも１つの透明または半透明の面を有する筐体と、 前記筐体に収容されている、複数の磁気的に活性の小片を含有する分散媒体と、 磁界を有する磁石であって、前記磁界が複数の磁力線を含み、前記磁界が前記小 片に対してディスプレーされたときに前記小片が前記磁力線に沿って整列し、前 記磁石を前記透明もしくは半透明な面に付与することで前記磁気的に活性の小片 の移動を引き起こすようになす前記磁石とを含んで構成された磁気的なマーキン グ装置。
2. ２．請求の範囲第１項の装置であって、前記磁気的に活性の小片が整列されたと きに、前記小片が前記分散媒体の光伝達性を変化させるようになされた装置。
3. ３．請求の範囲第１項の装置であって、前記磁気的に活性の小片がニッケルを含 んで構成された装置。
4. ４．請求の範囲第１項の装置であって、前記磁気的に活性の小片が約５：１また はそれ以上のアスペクト比を有する装置。
5. ５．請求の範囲第１項の装置であって、前記磁気的に活性の小片が約１０：１ま たはそれ以上のアスペクト比を有する装置。
6. ６．請求の範囲第１項の装置であって、前記透明な面部分が接触によって変形可 能な装置。
7. ７．請求の範囲第１項の装置であって、前記透明または半透明な面が平面状であ る装置。
8. ８．請求の範囲第１項の装置であって、前記筐体が２つの間隔を隔てられた平行 な平坦面を有する装置。
9. ９．請求の範囲第１項の装置であって、前記分散媒体がチキソトロビー薬剤を含 む装置。
10. １０．請求の範囲第１項の装置であって、前記筐体が２つの反対側の透明または 半透明面を含み、前記面の各々がそれぞれを通して像を視認可能とする装置。
11. １１．磁気的なディスプレーパネルであって、前面および後面を有し、前記前面 および前記後面の少なくとも一方が透明または半透明な部分を有し、前記後面は 前記前面から間隔を隔てられて液密空間を形成している前記筐体と、 前記液密空間の内部に封入された分散媒体であって、内部に複数の磁気的に活性 の小片を含有する前記分散媒体と、 磁界を有する磁石であって、前記磁界が複数の磁力線を含み、前記磁界が前記小 片に対してディスプレーされたときに前記小片が前記磁力線に沿って整列し、前 記整列した小片が前記分散媒体の光伝達性を変化させるようになす前記磁石とを 含んで構成された磁気的なディスプレーパネル。
12. １２．請求の範囲第１１項のパネルであって、前記小片が約５：１またはそれ以 上のアスペクト比を有するパネル。
13. １３．請求の範囲第１１項のパネルであって、前記小片が約１０：１またはそれ 以上のアスペクト比を有する装置。
14. １４．請求の範囲第１１項のパネルであって、前記前面および前記後面が透明ま たは半透明な部分を含んで構成され、前記前面および前記後面が各々それを通し ての像の視認を可能にしたパネル。
15. １５．磁気的に活性の小片を配向させる方法であって、分散媒体中の前記磁気的 に活性の小片を撹拌し、少なくとも１つの透明もしくは半透明な部分を有する前 記筐体の内部の前記分散媒体を分散させ、前記筐体に対して複数の磁力線を有す る磁界をディスプレーし、かつ 前記磁気線に沿って前記小片を整列させることによって前記分散媒体の光伝達性 を変化させて前記媒体内部に像を形成することを包含する方法。
16. １６．請求の範囲第１５項の方法であって、前記媒体が前記磁力線に沿った前記 小片の整列を可能にするチキソトロピー性を有する方法。
17. １７．請求の範囲第１５項の方法であって、前記小片が前記媒体の密度に等しい 密度を有する方法。
18. １８．請求の範囲第１５項の方法であって、前記媒体が前記磁力線に沿った前記 小片の整列を可能にする粘性を有する方法。
19. １９．請求の範囲第１５項の方法であって、前記筐体の内部で前記分散媒体を再 分散させて前記像を消去する段階を更に含み、前記消去段階が前記磁気的に活性 の小片を前記分散媒体を通じてランダムな分散状態にする方法。
20. ２０．請求の範囲第１５項の方法であって、前記筐体が２つの反対両側の透明も しくは半透明な面を有し、前記面の各々がそれを通して像を視認可能にする方法 。
21. ２１．請求の範囲第１９項の方法であって、前記消去段階が前記筐体に圧力を加 えて、前記圧力の加えられている間に前記筐体が変形して前記分散媒体に接触し てその分散媒体を再分散させるようになす方法。
22. ２２．請求の範囲第１９項の方法であって、前記消去方法が筐体を振って分散媒 体が前記筐体内部で再分散されるようになす方法。
23. ２３．請求の範囲第１９項の方法であって、前記消去方法が更に消去手段を前記 筐体内部に備える段階を含み、前記消去手段を移動させて前記筐体内部の前記分 散体に接触させて再分散させるようになす方法。
24. ２４．請求の範囲第２３項の方法であって、前記消去手段が前記筐体内部に収容 された移動可能な面を含む方法。
25. ２５．請求の範囲第１９項の方法であって、前記消去段階が前記像を別々に消去 することを含む方法。