(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシートと第２のシートとの間に複数のマイクロカプセルが配置され、各マイクロカプセルが少なくとも磁性粒子、クラスター化した磁性粒子、非磁性粒子、クラスター化した非磁性粒子、沈殿防止剤および溶剤を含み、前記磁性粒子の一部が残留磁気特性のある材料を含む、磁気シートであって、
前記第１のシート側から印加される回転する磁力線に反応した磁性粒子が前記磁力線の回転方向と反対方向に回転移動し、マイクロカプセルの中心部付近に凝集して静止する、磁気シート。
【請求項２】
前記磁性粒子は、前記沈殿防止剤のチキソトロピー特性によって静止状態を保持する、請求項１に記載の磁気シート。
【請求項３】
前記磁性粒子は、残留磁気によって互いに引き付けられ静止する、請求項１または２に記載の磁気シート。
【請求項４】
前記磁性粒子の回転移動によりマイクロカプセル内の流体に渦流が発生し、当該渦流によって発生した回流によって前記磁性粒子がマイクロカプセルの中心部付近に移動し、前記非磁性粒子がマイクロカプセルの内壁面の全周に分散する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の磁気シート。
【請求項５】
前記複数のマイクロカプセルは、磁化率の異なる磁性粒子をそれぞれ含み、異なる磁化率の磁性粒子は、それぞれ異なる色を有し、かつ前記非磁性粒子と異なる色である、請求項１に記載の磁気シート。
【請求項６】
前記磁性粒子は、四酸化鉄と、当該四酸化鉄よりも透磁力および残留磁気特性のあるフェライトを含む、請求項１ないし４いずれか１つに記載の磁気シート。
【請求項７】
前記非磁性粒子は、酸化チタンを含む、請求項１または４に記載の磁気シート。
【請求項８】
磁気ペンからの磁力線の作用により表示を行う磁気シートであって、
第１のシートと、
当該第１のシートに対向する第２のシートと、
前記第１のシートと前記第２のシートとの間に形成されたマイクロカプセル層とを含み、
前記マイクロカプセル層は、少なくとも磁性粒子、クラスター化した磁性粒子、非磁性粒子、クラスター化した非磁性粒子、沈殿防止剤および溶剤を充填したマイクロカプセルを複数含み、前記複数のマイクロカプセルは、少なくとも第１の磁化率の磁性粒子を含む第１のマイクロカプセルと、前記第１の磁化率より大きい第２の磁化率の磁性粒子を含む第２のマイクロカプセルとを含み、前記磁性粒子の一部が残留磁気特性のある材料を含み、
前記第１および第２の磁化率の磁性粒子は、外部からの回転する磁力線に応答してマイクロカプセルの中心部付近に向けて回転移動し、中心部付近に凝集して静止する、磁気シート。
【請求項９】
磁気ペンからの磁力線の作用により表示を行う磁気シートであって、
第１のシートと、
当該第１のシートに対向する第２のシートと、
前記第１のシートと前記第２のシートとの間に形成されたマイクロカプセル層とを含み、
前記マイクロカプセル層は、少なくとも磁性粒子、クラスター化した磁性粒子、非磁性粒子、クラスター化した非磁性粒子、沈殿防止剤および溶剤を充填したマイクロカプセルを複数含み、前記複数のマイクロカプセルは、少なくとも第１の磁化率の磁性体を含む第１のマイクロカプセルと、前記第１の磁化率より大きい第２の磁化率の磁性体を含む第２のマイクロカプセルとを含み、
前記磁性粒子は、四酸化鉄の磁性粒子と、当該四酸化鉄の磁性粒子よりも残留磁気時間が大きいフェライトの磁性粒子を含み、
磁性粒子は、外部からの回転する磁力線に応答してマイクロカプセルの中心部付近に向けて回転移動し、中心部付近に凝集して静止する、磁気シート。
【請求項１０】
前記第１および第２の磁化率の磁性粒子は、シアン、マゼンタおよびイエローのいずれかの色を有する、請求項８または９に記載の磁気シート。
【請求項１１】
請求項１ないし９いずれか１つに記載の磁気シートと、
磁気消去具を含み、
前記磁気消去具は、回転する磁力線を磁気シートに印加する、磁気筆記システム。
【請求項１２】
磁気筆記システムはさらに、磁気ペンを有し、
前記磁気ペンは、磁力線を磁気シートに印加する、請求項１１に記載の磁気筆記システム。
【請求項１３】
第１のシートと第２のシートとの間に複数のマイクロカプセルが配置され、各マイクロカプセルが少なくとも磁性体、非磁性体、沈殿防止剤および溶剤を含む磁気シートへの消去方法であって、
前記第１のシート側から印加される回転する磁力線に反応した磁性体を前記磁力線の回転方向と反対方向に回転移動させ、マイクロカプセルの中心部付近に凝集するように静止させる、消去方法。
【請求項１４】
前記第２のシート側から印加される回転する磁力線に反応した磁性体を前記磁力線の回転方向と反対方向に回転移動させ、マイクロカプセルの中心部付近に凝集するように静止させる、請求項１３に記載の消去方法。
【請求項１５】
前記磁性体の回転移動によりマイクロカプセル内の流体に渦流が発生し、当該渦流によって発生した回流によって前記磁性体がマイクロカプセルの中心部付近に移動し、前記非磁性体がマイクロカプセルの内壁面の全周に分散する、請求項１３または１４に記載の消去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界を作用させ任意の文字、図形、記号等を描画するための磁気シートまたは磁気パネルに関し、特に複数のマイクロカプセルを持つ磁気シートの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気シート上を移動させ、磁気シートに磁界を作用させて移動軌跡に応じた文字、図形、記号等を描画するための磁気ペン（特許文献１）、あるいは磁気シート上を移動させることで描画された文字、図形、記号を消去するための磁気消去具（特許文献２）などが開示されている。【０００３】
磁気シートに関し、特許文献３は、非磁性体基板と保護層との間にマイクロカプセル層を設け、マイクロカプセル層内に磁性粉と非磁性粉を含有する大粒径のマイクロカプセルと磁性粉も非磁性粉も含まない小粒径のマイクロカプセルとを配列させた磁気ディススプレイを開示している。大粒径のマイクロカプセル群の粒子間に生じる空隙部を小粒径のマイクロカプセル群によって充填されるため、マイクロカプセルの充填が高密度になり、ピンホールの発生が抑制される。また、特許文献４は、上消し可能なマイクロカプセル磁気泳動表示シートを開示している。マイクロカプセルは、分散液、白色顔料、添加剤及び磁性粒子を内包し、マイクロカプセルの平均粒径が５０〜６５０μｍであり、磁性粒子が異なる磁性粒子を２種以上有することで、記録表面側から全面消去または部分消去を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６１７９７８８号公報
【特許文献２】特許第６２１３８８６号公報
【特許文献３】特許第２８５００５６号公報
【特許文献４】特許第４０８９８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３、４に開示される磁気シートは、マイクロカプセルの充填密度を高めたり、あるいは記録面側からの消去を可能にするためにマイクロカプセルの径の大きさ等を調整するものであり、このような磁気シートには、描画時の描画スピードや消去時の残像を抑えた表示特性をさらに改善することが求められている。また、このような磁気シートを利用した磁気筆記システムでは、白色と黒色との２色表示にした対応することができないという課題もある。【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、描画時や消去時の表示特性
を改善した磁気シートを提供することを目的とする。
さらに本発明は、少なくとも３色で表示可能な磁気シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る磁気シートは、磁気ペンからの磁力線の作用により表示を行うものであって、第１のシートと、当該第１のシートに対向する第２のシートと、前記第１のシートと前記第２のシートとの間に形成されたマイクロカプセル層とを含み、前記マイクロカプセル層は、少なくとも磁性体、非磁性体、沈殿防止剤および溶剤を充填したマイクロカプセルを複数含み、前記複数のマイクロカプセルは、少なくとも第１の磁化率の磁性体を含む第１のマイクロカプセルと、前記第１の磁化率より大きい第２の磁化率の磁性体を含む第２のマイクロカプセルとを含む。【０００８】
本発明に係る磁気筆記システムは、上記記載の磁気シートと、前記磁気シートに磁力線を印加する磁気ペンとを有し、前記磁気ペンは、強度の異なる磁力線を磁気シートに印加する。【０００９】
さらに本発明に係る磁気シートは、第１のシートと第２のシートとの間に複数のマイクロカプセルが配置され、各マイクロカプセルは、少なくとも磁性体、非磁性体、沈殿防止剤および溶剤を含むものであって、前記第１のシート側から印加される磁力線に反応した磁性体が前記第１のシート側のマイクロカプセルの内壁面へ移動して静止する。【００１０】
さらに本発明に係る磁気シートは、第１のシートと第２のシートとの間に複数のマイクロカプセルが配置され、各マイクロカプセルが少なくとも磁性体、非磁性体、沈殿防止剤および溶剤を含むものであって、前記第１のシート側から印加される回転する磁力線に反応した磁性体が前記磁力線の回転方向と反対方向に回転移動し、マイクロカプセルの中心部付近に凝集して静止する。【００１１】
本発明に係る描画方法は、第１のシートと第２のシートとの間に複数のマイクロカプセルが配置され、各マイクロカプセルは、少なくとも磁性体、非磁性体、沈殿防止剤および溶剤を含む磁気シートへのものであって、前記第１のシート側から印加される磁力線に反応した磁性体を前記第１のシート側のマイクロカプセルの内壁面へ移動させて静止させる。【００１２】
本発明に係る消去方法は、第１のシートと第２のシートとの間に複数のマイクロカプセルが配置され、各マイクロカプセルが少なくとも磁性体、非磁性体、沈殿防止剤および溶剤を含む磁気シートへのものであって、前記第１のシート側から印加される回転する磁力線に反応した磁性体を前記磁力線の回転方向と反対方向に回転移動させ、マイクロカプセルの中心部付近に凝集するように静止させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、磁化率の異なる磁性体を用いることで、磁気シートへの描画時、複数色の表示が可能になる。さらに本発明によれば、外部から印加される磁力線によりマイクロカプセルの磁性粒子または磁性体の移動を高精度に制御することができるため、従来と比較して、描画時や消去時の磁気シートの表示特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係る磁気シートの概要を説明する図である。
【図２】本実施例に係る描画時のマイクロカプセルの磁性粒子の状態を模式的に示す図である。
【図３】本実施例に係る描画時のマイクロカプセルの模式的な断面図である。
【図４】本実施例に係る消去時のマイクロカプセルの模式的な断面図である。
【図５】本実施例に係る消去時のマイクロカプセルに作用する磁力線の強度の変化を説明する図である。
【図６】本実施例に係る消去時のマイクロカプセル内に発生する渦流および回流を説明する図である。
【図７】磁力線が強く作用する範囲Ａのマイクロカプセルの動作を説明する図である。
【図８】磁力線が中程度に作用する範囲Ｂのマイクロカプセルの動作を説明する図である。
【図９】磁力線が弱く作用する範囲Ｃのマイクロカプセルの動作を説明する図である。
【図１０】磁力線が作用しない範囲Ｄのマイクロカプセルの動作を説明する図である。
【図１１Ａ】磁気シート上に描画された文字の一例を示す写真である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの丸の範囲の描画後の磁性体の様子を示す拡大写真である。
【図１２Ａ】磁気シートを消去中の図１１Ａの丸の範囲の磁性体の様子を示す拡大写真であり、図５および図７の範囲Ａの消去状態に対応する写真である。
【図１２Ｂ】磁気シートを消去中の図１１Ａの丸の範囲の磁性体の様子を示す拡大写真であり、図５および図８の範囲Ｂの消去状態に対応する写真である。
【図１２Ｃ】磁気シートを消去中の図１１Ａの丸の範囲の磁性体の様子を示す拡大写真であり、図５および図９の範囲Ｃの消去状態に対応する写真である。
【図１２Ｄ】磁気シートを消去中の図１１Ａの丸の範囲の磁性体の様子を示す拡大写真であり、図５および図１０の範囲Ｄの消去状態に対応する写真である。
【図１３】本発明の第２の実施例を説明する図であり、図１３（Ａ）は、回転する磁力線を印加して消去したときのマイクロカプセルの動作状態を説明する図、図１３（Ｂ）は、弱い磁力線を印加して描画したときのマイクロカプセルの動作状態を説明する図、図１３（Ｃ）は、強い磁力線を印加して描画したときのマイクロカプセルの動作状態を説明する図、図１３（Ｄ）は、弱い磁力線を印加して描画したときのマイクロカプセルの好ましい動作状態を説明する図である。
【図１４】本発明の第３の実施例を説明する図であり、図１４（Ａ）は、消去状態のマイクロカプセルの動作状態を説明する図、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）は、弱い磁力線を印加して描画したときのマイクロカプセルの動作状態を説明する図、図１４（Ｄ）は、強い磁力線を印加して描画したときのマイクロカプセルの動作状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に係る磁気シートは、磁気筆記具が磁気シートの描画面上を移動したときの磁気筆記具からの磁力線または磁界により移動軌跡に応じた文字、図形、絵等を表示し、磁気消去具からの回転する磁力線または磁界が磁気シートの描画面または裏面に印加したとき、描画された文字等を消去する。本発明の実施例で参照する図面は、発明を理解し易くするために各部を強調しており、実際の製品の大きさや形状とは必ずしも同一ではないことに留意すべきである。
【実施例】
【００１６】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。本発明の実施例に係る磁気シートの平面形状は、特に限定されないが、例えば矩形状を有する。矩形状のサイズは、５０インチ以上であることができ、オフィスや家庭における壁掛け用の磁気表示システムまたは磁気筆記システムとして使用することができる。このような磁気筆記システムで特徴的な点は、磁気シート上に文字等を描画したり、描画した文字等を保持するための電力は事実上不要である。また、描画された文字等を消去する場合にも、電力は必ずしも不要であり、仮に必要としてもそれは磁力線を変化させるための極わずかな電力である。さらに消去の際に消去カスやごみを発生させることもない。それ故、磁気筆記システムは、電力を必要とする液晶パネルを用いた筆記システムやマーカーにより描画する電子黒板と比較すると、非常に経済的であり、かつ環境にも優れたデバイスである。【００１７】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例に係る磁気筆記システム１０の概略断面を示す。磁気筆記システム１０は、磁気シート１００、磁気ペン２００および磁気消去具３００を有する。文字等を描画するとき、磁気ペン２００を磁気シート１００上で移動させ、磁気ペン２００に含まれる磁石２０２からの磁力線を磁気シート１００に印加する。磁気ペン２００をＹ方向に移動させたとき、その移動方向に応じた線が描画される。また、描画された文字等を消去するとき、磁気消去具３００を磁気シート１００上で移動しつつ、磁気消去具３００からの回転された磁力線を磁気シート１００に印加する。磁気消去具３００は、例えば、磁石３０２を回転させ、Ｙ方向に移動しながら回転する磁力線を磁気シート１００に印加する。【００１８】
磁気シート１００は、上部支持体（シート）１１０と、下部支持体（シート）１２０と、両支持体の間に形成されたマイクロカプセル層１３０とを含んで構成される。上部支持体１１０および下部支持体１２０は、例えば、透明の樹脂製のシートから構成される。上部支持体１１０は、磁気シートの描画面を提供し、下部支持体１２０は、マイクロカプセルおよびバインダーを保持し、かつ磁気シートの非描画面を提供し、上部支持体１１０および下部支持体１２０は、５０〜１５０ｕｍの厚さである。【００１９】
マイクロカプセル層１３０は、複数のマイクロカプセル１４０を配列し、上部支持体１１０と下部支持体１２０との間隔が概ね３００〜５００ｕｍ程度になるように、マイクロカプセル層１３０の厚さが調整される。マイクロカプセル１４０は概ね球状であり、その外径は、５０〜５００ｕｍであり、好ましくは、２００〜３００ｕｍである。【００２０】
マイクロカプセル１４０は、内部に磁性体（例えば、黒色の四酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）の粒子）、非磁性体（例えは、白色の酸化チタン粒子）、高沸点溶剤、低沸点溶剤、消泡剤、沈殿防止剤（例えば、チキソトロピー特性を有する微粉珪酸アエロジル）、および分散剤を含む。チキソトロピー特性は、一度静止すると粘性が増加する特性を持つ。【００２１】
マイクロカプセル１４０に含まれる上記含有物の配合比率は、磁気ペンまたは磁気消去具からの磁力線に応答してマイクロカプセル内の磁性体の可動が正確に制御されるようにするため、以下の特性を満足するように決定される。【００２２】
Ａ．描画時
（１）磁気ペンで描画された線（黒色の磁性体）は、描画後もその位置に静止し、黒色の磁性体は、できるだけ非磁性体（白色の酸化チタン粒子）から分離している必要がある。図２は、マイクロカプセル１４０を磁気シート１００の描画面側から見下ろしたときの模式図である。磁気ペン２００で描画したとき、磁気ペン２００からの磁力線に沿って磁性粒子１４２が吸引され、静止される。なお、磁性粒子１４２の高さ方向の静止位置は、マイクロカプセル１４０の上部である。【００２３】
（２）磁気ペン２００で描画したとき、比較的弱い磁力線で磁性粒子１４２をマイクロカプセル１４０の内壁面に吸引できることが必要である。内壁面に磁性粒子１４２を吸引させることはシャープな描画線を形成することができる。図３は、磁気ペン２００の磁力線をマイクロカプセル１４０に印加したときの様子を示す模式的な断面図である。磁気ペン２００は、磁性材料から構成されたハウジング２０４の端部に磁石２０２を収容し、ハウジング２０４の端部には、円形状の開口２０６が形成される。マイクロカプセル１４０には、開口２０６を介して磁石２０２からの制御された磁力線が作用する。これにより、磁性粒子１４２は、非磁性粒子（例えば、ＴｉＯ２）１４４から分離し、マイクロカプセル１４０の上方の内壁面に吸引され、静止する。
（３）マイクロカプセル１４０内の磁性粒子１４２は、外部からの比較的弱い磁力線に敏感に反応（可動）することが必要である。マイクロカプセル１４０の内壁面に引き寄せられた磁性粒子１４２は、消去完了時にマイクロカプセル１４０の中心部近傍に移動して凝集して存在することになるため、比較的弱い磁力線に反応し可動し易くなる。【００２４】
Ｂ．消去時
（１）磁気消去具３００により描画された文字等を消去させるときは、外部からの回転する磁力線に磁性粒子１４２が反応し、磁性粒子１４２が磁力線の回転方向と反対方向にマイクロカプセル１４０内を回転移動するような磁力線を印加する必要がある。図４は、回転する磁力線をマイクロカプセルに印加したときの模式的な断面図である。磁気消去具３００の磁石３０２を回転軸Ｃを中心に時計方向Ｒａに回転しつつ磁気シート１００上を水平に移動させるとき、その回転する磁力線に応答して、マイクロカプセル１４０内の磁性粒子１４２が反時計方向Ｒｂに回転し、この回転によりマイクロカプセル１４０内の流体に渦流が発生し、遠心力による内圧差でマイクロカプセル１４０の中心部に向かう回流が発生する。【００２５】
（２）外部からの回転する磁力線によって発生する渦流の強度は、磁力線の強度に比例することが必要である。外部からの回転する磁力線は、磁気消去具３００を磁気シート１００の描画面上を平行移動させることでマイクロカプセル内に作用する。この場合、磁気消去具３００からの磁力線の強度は、“強”、“中”、“弱”に連続的に変化する。この様子を図５に模式的に示す。同図に示すように、磁気消去具３００の磁石３０２は一定の回転速度で回転しつつ速度Ｖで磁気シート１００上を移動する。また、磁石３０２は、磁気シート１００の描画面から距離Ｈで離間される。距離Ｈは、磁石３０２からの磁力線が適切に磁気シート１００に作用する大きさである。磁気消去具３００を水平方向に移動させたとき、磁石３０２に近接する範囲Ａは、磁力線が強く作用し、それより離れた範囲Ｂは、磁力線が中程度に作用し、それより離れた範囲Ｃは、磁力線が弱く作用し、さらにそれより離れた範囲Ｄは、磁力線が殆ど作用しないかまたはマイクロカプセル１４０の中心部付近に磁性粒子が静止する範囲である。【００２６】
（３）磁力線が強く作用する範囲Ａは、描画された磁性粒子がマイクロカプセル１４０の内壁面に引き寄せられそこに静止した状態にある。磁性粒子が停止したとき、沈殿防止剤のチキソトロピー特性により粘性が増加すると共に磁性粒子の残留磁気により磁性粒子の可動性が減少し、静止位置が保持される。消去するためには、磁性粒子の静止状態を保持していた力を解除する大きな力を印加することが必要である。つまり、静止状態にある磁性粒子に強い磁力線に印加して磁性粒子を回転始動させることが必要である。【００２７】
強い磁力線が作用すると、磁性粒子の回転で発生する強い渦流のため、描画後に静止していた磁性粒子は、分解して数個〜数十個の磁性粒子の凝集塊としてマイクロカプセル１４０内を回転し始める。磁性粒子は強い磁力線によって凝集しようとするが、マイクロカプセル内に生じる渦流によって複数の凝集塊に分解される。図６は、回転する磁力線を印加したときのマイクロカプセル１４０内の渦流Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を例示している。図６（Ａ）は、マイクロカプセル１４０の断面を横方向または水平方向から見たときの渦流を模式的に示す図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の断面に発生する回流を模式的に示す図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）と９０度異なる方向からマイクロカプセル１４０を見たときの渦流を模式的に示す図である。【００２８】
図６（Ａ）に示すように、回転する磁力線と反対方向に磁性粒子が回転移動し、これが原動力となってマイクロカプセル１４０内に流体の渦流Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が発生する。マイクロカプセル１４０の中心を通る水平軸ＨＣを中心に磁性粒子が回転するとき、マイクロカプセル内で発生する渦流による遠心力は、中心部側で非常に弱いか作用せず、端部側で大きくなる。つまり、渦流Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４による遠心力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、Ｆ１＞Ｆ２＞Ｆ３＞Ｆ４の関係になる。この渦流Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の遠心力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の内圧差によって、図６（Ｂ）に示すように周縁から中心部付近に向かう回流Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が発生する。このため、磁性粒子の凝集塊は中心部に集まり易く、適切な磁力線の強度および回転速度を印加したとき、回流により磁性粒子が中心部付近に集まる現象が顕著になる。【００２９】
描画後の静止状態の範囲Ａ（図５）の磁性粒子は、回転する強い磁力線の作用により凝集しようとするが、渦流による力が強いため、磁性粒子が溶剤の粘性の反力または摩擦力により数十個の凝集塊に分解され、分解された複数の凝集塊がマイクロカプセルの渦流と回流に沿って激しく回転する。また、磁力線の影響を受けない非磁性体は、渦流の遠心力によってマイクロカプセル１４０の内壁面に分散される。この様子を図７に模式的に示す。【００３０】
磁力線が中程度に作用する範囲Ｂ（図５）では、渦流が遅くなるため、範囲Ａのときに数十個に分解した凝集塊が磁力線の作用で大きくなり、その数が減少し、そのような凝集塊が渦流と中心に向かう回流の作用でマイクロカプセル内を回転することにより、溶剤に含まれる非磁性粒子との分離が容易になり可動が容易になる。この様子を図８に模式的に示す。【００３１】
磁力線が弱く作用する範囲Ｃ（図５）では、マイクロカプセル１４０の中心に向かう回流によって凝集塊が中心部に集まり始める。マイクロカプセルの中心部は渦流と回流が弱くなり、チキソトロピー特性により粘性が増加するため、磁性粒子が中心部に凝集して停止すると、そこに保持され易くなる。この様子を図９に模式的に示す。【００３２】
範囲Ａないし範囲Ｃでは、非磁性体（酸化チタン粒子）は、渦流と回流とともに回転し、磁性粒子と分離し、マイクロカプセル１４０の内壁に均一に分布しそこに静止する。磁力性が作用しない範囲Ｄでは、磁性粒子１４２がマイクロカプセル１４０の中心部付近に静止する。また、磁性粒子１４２には残留磁気が働くため、磁性粒子が互いに引き付け合い、中心部付近への磁性粒子１４２の静止が促進される。この様子を図１０に示す。こうして消去が完了する。【００３３】
本実施例の磁気シートを用いた磁気筆記システムには、次のような特徴がある。
磁気シート１００は、上下の透明フィルム１１０、１２０と、上下の透明フィルム間にサンドイッチされたマイクロカプセル層１３０とを含み、マイクロカプセル層１３０は、複数のマイクロカプセル１４０とそれらを結合するバインダーとを含み、各マイクロカプセル１４０には、外部からの磁力線に反応する磁性体または磁性粒子が充填される。マイクロカプセル内の磁性粒子の移動は、描画時および消去時に作用される磁力線に応答して高精度に制御される。【００３４】
このような磁気シートを用いた場合、描画は、磁気シートの両面のいずれからでも可能であり、消去もまた、磁気シートの両面のいずれかより可能である。また、適量の沈殿防止剤および残留磁気効果より、描画後の黒（コントラスト）の保持が可能であり、磁力線の強度に応じて、マイクロカプセル内の磁性粒子を連続的／段階的に反応させる特性のため、経時変化が少ない。さらにマイクロカプセル内の成分の可動を良くすることで、磁力線を制御したシャープな磁力線を有する磁気ペンでシャープな描画線を得ることができる。消去後は、磁性体の凝集塊がマイクロカプセルの中心部近傍に存在しているので、磁気シートの上下のいずれの面からでも微弱な磁力線に反応する。【００３５】
非磁性体としての酸化チタン粒子（白）は静止状態に近くなるまで渦流で回転しているため、マイクロカプセル内壁に均一に分布する。この結果、屈折率の大きい（ダイヤモンドより大きい）特性として外部光を良く反射するため、従来の消去方法である、シート裏面からストライプ状（Ｎ／Ｓ）の磁石を接触させて消去する場合よりも磁気シートの白色が改善される。【００３６】
マイクロカプセルの特有の応答特性により、外部から作用される回転する磁力線の条件は下記のファクターに基づき決定される。
１．磁力線の強度：磁力線が強すぎると、渦流および回流が大きくなり、磁性粒子は回転し続け、マイクロカプセルの中心部付近に凝集することができなくなり、消去が不完全になる。
２．磁力線の回転数：磁力線の回転数が速くなりすぎると、磁性粒子が回転する磁力線に応答することができず、適切に回転移動できず、マイクロカプセルの中心部付近に凝集することができなくなり、消去が不完全になる。
３．磁気シート面からの距離：磁力線の強度は、磁気シート面からの距離の関数である。
４．磁力線の移動速度：磁力線の移動速度が速すぎると、磁性粒子が移動速度に応答することができず、図５に示す範囲Ａ〜Ｄの挙動をすることができなくなり、消去が不完全となる【００３７】
マイクロカプセルは球体であり、マイクロカプセルが磁力線に応答する範囲(ベクトル)は、３６０度である。渦流で発生する遠心力によって中心部付近に向けて回流の流れが発生し、四酸化鉄が凝集しながら中心部に集まる。【００３８】
マイクロカプセル内の磁性体は、磁界の中では磁化し、磁力線に沿って凝集する特性がある。本例で使用される磁性体は四酸化鉄であり、磁界がなくなると凝集する力は作用しなくなる。そこで、凝集力を補助するため、四酸化鉄より透磁力および残留磁気特性のあるフェライトを適量に添加し、四酸化鉄の凝集力を補うことが好ましい。フェライトは、磁力線が消滅した後、短時間、残留磁気を保持し、四酸化鉄は凝集し易くなる。【００３９】
マイクロカプセル内の磁性体と非磁性体と溶剤との容量比は十分考慮する必要があり、磁性体(黒)が多いと、消去時にマイクロカプセル内の中心部に移動するがマイクロカプセルの表面から透けて見えるので、白色の明るさが低下し灰色がかってしまう。また、磁性体が少ないと、描画時の黒色が少ないため、描画線が薄くなり、コントラストが低下してしまう。溶剤に対して磁性体および非磁性体の容量比が大きいと可動性が低下する。【００４０】
本実施例に係るマイクロカプセルに包含される材料の配合例の一例を示す。
磁性体：四酸化鉄粒子(黒色)は、０．１〜０．３ｕｍの小粒子（１．０〜１．５重量％）と２〜３ｕｍの中粒子（１．０〜１．５重量％）との合成から構成される。あるいは、１〜３ｕｍ程度の大きさにクラスター化された磁性粒子（１．０〜１．５重量％）。クラスター化された磁性粒子は、例えば、０．１〜０．３ｕｍの粒子を固めたものである。
非磁性体：酸化チタン(白)粉体は、０．２〜０．３ｕｍの粒子（１１．０〜１３．０重量％）。あるいは、０．８〜１．０ｕｍ程度の大きさにクラスター化された非磁性粒子（１１．０〜１３．０重量％）。
高沸点溶剤：フタル酸ジプチル（３８．０〜４１．０重量％）
低沸点溶剤：トリエン（４０．０〜４４．０重量％）
消泡剤（適量）
沈殿防止剤：微粉珪酸アエロジル（０．３〜０．５重量％）
分散剤（適量）
マイクロカプセルの外径は、磁気シートの解像度、製造工程の難易度およびコスト面を考慮して、３０ｕｍ〜１，１００ｕｍである。また、必要に応じて、上下の透明フィルム１１０、１２０との間にマイクロカプセルを支持するためのバインダーを含む。【００４１】
磁性体と非磁性体の可動性と分離性は、コントラストや消去時および描画時の性能を向上させるための重要な特性である。磁性体にサイズの異なる粒子を混在させることで磁性体の可動性が向上し、コントラストも向上する。【００４２】
可動性の向上を図るため、磁性粒子をクラスター加工することが好ましい。クラスター加工は、複数の磁性体粒子を一定の大きさに球状化することである。磁性粒子とそれを用いた粒子をクラスター加工し、その塊を適量混合し、可動性を向上した磁性粒子を(黒)として使用する。塊は、磁性粒子を数十個集合させた球状の塊なので、可動性が向上する。非磁性粒子とそれを用いた粒子をクラスター加工し、その塊と適量に混合し、可動性を向上した非磁性粒子を(白)として使用する。クラスターは球形であり、その大きさは制御可能である。また、非磁性粒子をクラスター加工し、その塊を適量混合し、可動性を向上した非磁性粒子として使用する。非磁性粒子をクラスター化することで、描画時に磁力線に沿ってマイクロカプセルの内壁に吸引して静止された磁性体の隙間に入り難くなり、磁性粒子のコントラストの低下を防止するとともに回転する磁力線に反応し易くなる。【００４３】
図１１Ａないし図１２Ｄに、実際のマイクロカプセル内の磁性粒子を観察した写真を示す。図１１Ａは、磁気シート上に描画された文字の一例を示し、丸で示された範囲の磁性粒子を観察する。図１１Ｂは、描画後の図１１Ａの丸の範囲の磁性体の様子を示す拡大写真であり、磁性粒子がマイクロカプセル内の上側に引き寄せられ、そこに静止していることがわかる。【００４４】
図１２Ａは、磁気シートに回転する磁界を与えたときの消去中の回転する磁性粒子の凝集塊の図１１Ａの丸の範囲の磁性体の様子を示す拡大写真であり、これは、図５および図７の範囲Ａの消去状態に対応するものである。図１２Ｂは、図５および図８の範囲Ｂの消去状態に対応する拡大写真、図１２Ｃは、図５および図９の範囲Ｃの消去状態に対応する拡大写真、図１２Ｄは、図５および図１０の範囲Ｄの消去状態に対応する拡大写真である。図１２Ａないし図１２Ｄからも明らかように、消去が進むにつれ磁性体がマイクロカプセルの中心部付近に入り込み、最終的にマイクロカプセルが綺麗な白色となり、消去が完了していることがわかる。【００４５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例では、３色以上またはカラーを描画可能なカラー磁気シートに関する。第２の実施例では、カラー描画に対応するため、異なる磁化率の着色磁性体を充填した複数種のマイクロカプセルを有する。一例として、磁気シートに白色、黒色または褐色、赤色の３色を描画する例を説明する。この場合、２種類のマイクロカプセルが用意される。第１のマイクロカプセル１４０Ａは、第１の磁化率を有する黒色の磁性粒子を充填し、第２のマイクロカプセル１４０Ｂは、第１の磁化率よりも磁化率が大きい第２の磁化率を有する赤色の磁性粒子を充填する。磁化率は、物質の磁化の起こりやすさを示す物性値である。第２の磁性粒子は、第１の磁性粒子よりも磁化率が大きいため、第２の磁性粒子は、第１の磁性粒子よりも磁化され易い。つまり、第２の磁性粒子は、第１の磁性粒子よりも強度の弱い磁界または磁力線によって磁化され、反応する。【００４６】
第１のマイクロカプセル１４０Ａの平均外径が第２のマイクロカプセル１４０Ｂの平均外径よりも大きく、さらに第１のマイクロカプセル１４０Ａの数が第２のマイクロカプセル１４０Ｂの数よりも大きくなるように調整される。なお、第１および第２のマイクロカプセル１４０Ａ、１４０Ｂには、第１の実施例と同様に、非磁性体（例えは、白色の酸化チタン粒子）、高沸点溶剤、低沸点溶剤、消泡剤、沈殿防止剤、および分散剤が充填される。【００４７】
着色磁性体は、例えば、黒色のマグタイト（Ｆｅ３Ｏ４:四酸化鉄）、褐色のマグヘマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３、：磁赤鉄鉱）などである。また、着色磁性体は、着色磁気ガラスや磁性体を高分子でコーティングする方法等があり、磁化率は、磁性体のコーティングの膜厚や粒子の大きさ等により可変することができる。一般的に粒子が小さくなるほど、磁化率は下がる。また、同一の磁性体であっても磁化率を変えることができる。例えば、四酸化鉄の粒子のサイズが異ならせたり、シリコンコーティングの膜厚を変えることで、磁化率を変えることができる。サイズの大きな粒子は、クラスター化された粒子であってもよい。また、非磁性体は、着色されたポリスチレン、ポリエチレン等を用いることができる。【００４８】
また、磁気ペンは、弱い磁力線または強い磁力線を選択的に磁気シートに作用させる機能を有する。磁力線の強弱は、磁気ペン内の磁石から磁気シートまでの距離や、磁石の大きさにより変化させることができる。磁気ペンは、例えば、一方の端部から弱い磁力線を発生させ、他方の端部から強い磁力線を発生させる構成であってもよいし、あるいは、一方の端部に取り付けられた磁石の位置を可変することで弱い磁力線と強い磁力線との発生を選択的に切り替えることができるような構成であってもよい。あるいは、２本の磁気ペンを用意し、一方が弱い磁力線を発生させ、他方の磁力線が強い磁力線を発生させるものであってもよい。例えば、特許文献１には、磁気シートから磁石までの距離を可変することで磁力線の強度を変えることができる磁気ペンが開示されている。【００４９】
次に、第２の実施例の磁気筆記システムにおける描画動作について図１３を参照して説明する。なお、説明を容易にするため、磁性粒子が磁力線に反応してマクロカプセルの内壁面に静止していることをオン（ＯＮ）、中心部に静止していることをオフ（ＯＦＦ）という。【００５０】
図１３（Ａ）は、消去時の第１および第２のマイクロカプセル１４０Ａ、１４０Ｂの模式的な側面図である。描画された文字等を消去する場合、磁気シートに、磁気消去具からの回転する磁力線を印加する。第１の実施例で説明したように、第１および第２のマイクロカプセル内の第１および第２の磁性粒子１４２Ａ、１４２Ｂが磁力線に反応し、非磁性粒子１４４Ａ、１４４Ｂから分離し、第１および第２の磁性粒子１４２Ａ、１４２Ｂは、最終的に第１および第２のマイクロカプセル１４０Ａ、１４０Ｂの中心部近傍に凝集しそこに静止する。黒色の第１の磁性粒子１４２Ａおよび赤色の第２の磁性粒子１４２Ｂは、白色の非磁性粒子１４４Ａ、１４４Ｂによって包囲されているため、磁気シートの描画面は白色である。【００５１】
磁気ペンから弱い磁力線を磁気シートに印加して描画するときの様子を図１３（Ｂ）に示す。消去状態の第１および第２のマイクロカプセル１４０Ａ、１４０Ｂに弱い磁力線を印加すると、第２のマイクロカプセル１４０Ｂの赤色の第２の磁性粒子１４２Ｂが弱い磁力線に反応し、第２の磁性粒子１４２Ｂが第２のマイクロカプセル１４０Ｂの中心部付近から上方の内壁面に引き寄せられ、そこに静止する。一方、第１の磁性粒子１４２Ａは、磁化率が小さいために弱い磁力線には反応せず、第１のマイクロカプセル１４０Ａの中心部近傍に留まる。それ故、弱い磁力線によって、磁気シートには赤色が描画される。このとき、図１３（Ｄ）に示すように、第２のマイクロカプセル１４０Ｂの平均外径および数は、第１のマイクロカプセル１４０Ａよりも小さくかつ少ないが、下地が白色なので、赤色のコントラストは十分である。【００５２】
磁気ペンから強い磁力線を磁気シートに印加したときの様子を図１３（Ｃ）に示す。強い磁力線を印加すると、第１のマイクロカプセル１４０Ａの黒色の第１の磁性粒子１４２Ａが反応し、第１の磁性粒子１４２Ａは、第１のマイクロカプセル１４０Ａの中心部付近から上方の内壁面に引き寄せされ、磁力線に沿うように静止する。第２のマイクロカプセル１４０Ｂの赤色の第２の磁性粒子１４２Ｂも同様に反応し、第２の磁性粒子１４２Ｂも上方の内壁面に引き寄せられ、そこに静止する。この場合、黒色の磁性粒子１４２Ａと赤色の磁性粒子１４２Ｂとにより黒色と赤色とが同時に描画された状態になるが、第１のマイクロカプセル１４０Ａの平均外径および数が第２のマイクロカプセル１４０Ｂの平均外径および数よりも大きいため、黒色が優位色となり、事実上、黒色の描画となる。【００５３】
このように本実施例によれば、磁化率の異なる着色磁性体（磁性粒子）のマイクロカプセルを混在させることで少なくとも３色の表示が可能になる。なお、上記実施例は、着色磁性体として黒色と赤色を例示したが、これは一例であり、他の色の組合せであってもよい。例えば、黒色と緑色の組合せ、緑色と黄色の組合せであってもよい。【００５４】
さらに上記実施例では、磁化率の異なる２種類の着色磁性体のマイクロカプセルを混在させる例を示したが、これは一例であり、３種類以上の着色磁性体のマイクロカプセルを混在させるようにしてもよい。この場合、磁気シートには、着色磁性体の数に応じた異なる強度の磁力線を印加するが、異なる着色磁性体が同時に反応することになるので、種類の異なるマイクロカプセルの平均外径や数を適切に選択することで混色を調整することが望ましい。【００５５】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例では、３種類のマイクロカプセルを用意し、磁性粒子の各々を色の三原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に着色し、非磁性粒子を白色とする。第１のマイクロカプセル１４０Ａは、磁化率の高いシアンの磁性粒子１４２Ａと白色の非磁性粒子１４４Ａを含み、第２のマイクロカプセル１４０Ｂは、磁化率の低いマゼンタの磁性粒子１４２Ｂと白色の非磁性粒子１４４Ｂを含み、第３のマイクロカプセル１４０Ｃは、磁化率の低いイエローの磁性粒子１４２Ｃと白色の非磁性粒子１４４Ｃを含む。【００５６】
図１４（Ａ）は、消去状態の様子を示す。第１ないし第３のマイクロカプセル１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃにおいて、磁性粒子１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃの全ては、回転する磁力線に応答してマイクロカプセルの中心部付近に凝集して静止している。磁性粒子１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃは、白色の非磁性粒子１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃによって取り囲まれているため、磁気シートの描画面は、白色である。【００５７】
描画時に、弱い磁力線を磁気シートに印加すると、図１４（Ｂ）に示すように、磁化率の高い磁性粒子１４２Ａが反応し、磁化率の低い磁性粒子１４２Ｂ、１４２Ｃは反応しない。それ故、第１のマイクロカプセル１４０Ａの上方の内壁面に磁性粒子１４２Ａが引き寄せられそこに静止する。その結果、弱い磁力線を印加した描画領域は、磁性粒子１４２Ａのシアンとなる。【００５８】
仮に、第２および第３のマイクロカプセル１４０Ｂ、１４０Ｃが磁化率の高い磁性粒子１４２Ｂ、１４２Ｃを含み、第１のマイクロカプセル１４０Ａが磁化率の低い磁性粒子１４２Ａを含む場合には、図１４（Ｃ）に示すように、第２および第３のマイクロカプセル１４０Ｂ、１４０Ｃの磁性粒子１４２Ｂ、１４２Ｃが上方の内壁面に引き寄せられるため、描画領域は、マゼンタとイエローの混色である赤色となる。【００５９】
強い磁力線を磁気シートに印加した場合、図１４（Ｄ）に示すように、第１ないし第３のマイクロカプセル１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃの全ての磁性粒子１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃが上方の内壁面に引き寄せられそこに静止する。従って、強い磁力線を印加した描画領域は、シアンとマゼンタとイエローの混色である黒色となる。【００６０】
このように本実施例によれば、磁性粒子に色の３原色を割り当てることで磁気シートへの描画を複数色で表示させることができる。但し、上記の色の組合せは一例であり、他の組合せであってもよい。また、種類の異なるマイクロカプセル間において、外径の大きさや数は、表示する色に応じて適宜選択することができる。さらに上記実施例では、色の３原色を磁性粒子割り当てたが、例えば、非磁性粒子を蛍光体材料から構成し、これらに光の３原色を割り当てるようにしてもよい。例えば、非磁性粒子に光の３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をそれぞれ割り当て、磁性粒子を黒（四酸化鉄）にすることで、回転消去時は白色（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、強い磁力線を印加して描画したときは黒色（全ての磁性粒子がマイクロカプセルの上側の内壁面に引き寄せられる）、弱い磁力線を印加して描画したときは、ＲのマイクロカプセルをオンしてＧ＋Ｂの混色、あるいはＧのマイクロカプセルをオンしてＲ＋Ｂの混色、あるいはＢのマイクロカプセルをオンしてＲ＋Ｇの混色にしてもよい。この場合にも、オンしたマイクロカプセルの数やサイズを相対的に少なくすることで、混色の表示が優位色になるようにすることが望ましい。【００６１】
さらに上記実施例では、磁性体の磁化率を強、弱の２段階にしたが、これに限らず、磁性体を３段階以上で異ならせ、磁気ペンから印加する磁力線を３段階で異ならせるようにしてもよい。これにより、マイクロカプセル内の磁性体は、多段階の磁力線の強さに応じてマイクロカプセルの内壁面に吸引して静止し、この現象を利用してさなる描画時の表示色を得ることが可能になる。【００６２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００：磁気シート
１１０：下部支持体（シート）
１２０：上部支持体（シート）
１３０：マイクロカプセル層
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ：マイクロカプセル
１４２、１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ：磁性粒子
１４４、１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ：非磁性粒子
２００：磁気ペン
２０２：磁石
３００：磁気消去具
３０２：磁石
【要約】
【課題】  カラー表示が可能な磁気シートを提供する。
【解決手段】  本発明の磁気シートは、磁気ペンからの磁力線の作用により表示を行うものであり、上下の透明なシート間にマイクロカプセル層を形成する。マイクロカプセル層は、第１のマイクロカプセル１４０Ａと、第２のマイクロカプセル１４０Ｂとを含み、第１のマイクロカプセル１４０Ａは、磁化率が低い黒色の磁性粒子１４２Ａを含み、第２のマイクロカプセル１４０Ｂは、磁化率が高い赤色の磁性粒子１４２Ｂを含む。弱い磁力線が印加されたとき、赤色の磁性粒子１４２Ｂが反応し、強い磁力線が印加されたとき、黒色の磁性粒子１４２Ａと赤色の磁性粒子１４２Ｂが反応する。
【選択図】  図１１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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