光結晶性を利用した印刷媒体、印刷方法および印刷装置
【課題】光結晶性を利用した印刷媒体、印刷方法および印刷装置が開示される。
【解決手段】本発明にかかる光結晶性を利用した印刷媒体は、電荷を有する複数の粒子を分散状態で含んでいる媒体を含み、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、前記媒体にエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする。
【解決手段】本発明にかかる光結晶性を利用した印刷媒体は、電荷を有する複数の粒子を分散状態で含んでいる媒体を含み、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、前記媒体にエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光結晶性を利用した印刷媒体、印刷方法および印刷装置に関する。より詳細には、電場、磁場などの外部刺激を印加して媒体中に含まれている粒子間の間隔を制御し、粒子を含んでいる媒体に対してエネルギーを印加してまたは前記媒体に対するエネルギーの印加を停止して媒体の流動性を減少させることにより、媒体中に含まれている粒子間の間隔を制御された状態で固定し、これにより、フルカラー（full color）の構造色を安定して実現できるようにした光結晶性を利用した印刷媒体、印刷方法および印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の印刷装置は、特定の色素を有するインク、トナーなどの粒子を適切に混合して印刷用紙に吸着させることを基本原理としている。しかし、従来の印刷装置は、実生活に幅広く用いられているにもかかわらず、多様な色を表現するためにはそれに応じた多様な色のインク、トナーなどが必要になるという限界があり、また、一度印刷して得られた印刷物を修正または変更することが困難であるという問題があった。
【０００３】
このような従来の印刷技術の限界を克服するための研究および開発が盛んに行われ、多様な技術が紹介されている。その代表例として、電子インク（Electronic-ink）が挙げられる。電子インクは、それぞれ負電荷および正電荷を有する特定の色（例えば、それぞれ黒色および白色）の粒子を含んでいるカプセルに電場を印加して特定の色を表示する手段であって、文字をはじめとする多様な情報を表示できるという利点がある。しかし、このような電子インクによっても、表示される粒子の色が特定の色に固定されるため、多様な色を表現することが困難であるという限界があった。
【０００４】
このような従来技術の問題を根本的に解決するために多様な方法が提案されており、中でも、光結晶（photonic crystal）の原理を利用する方法が考えられている。
【０００５】
光結晶とは、入射する光のうち、特定の波長の光のみを反射し、残りの波長の光を通過させることにより、特定の波長に該当する色を呈する性質を有する物質あるいは結晶を意味し、光結晶の代表例としては、蝶の羽、甲虫の甲殻などがある。これらは色素を含んでいないものの、特有の光結晶構造を有しているため、特有の色を発することができる。
【０００６】
最近、光結晶に関する研究によれば、自然界に存在する既存の光結晶は特定の波長の光のみを反射していたのに対し、所定の物質を含む人工的に合成された光結晶の場合は、多様な外部刺激によって光結晶の結晶構造（例えば、光結晶を構成する層間厚さ）を任意に変化させることができ、その結果、可視光線領域のみならず紫外線または赤外線領域にいたるまで、反射される光の波長を自由に調整できることが明らかになった。
【０００７】
そこで、本発明者は、電荷または磁性を有する粒子に電場または磁場を印加して粒子間の間隔を制御し、前記間隔を固定することによって、任意の波長の光を反射する光結晶性を利用した印刷媒体、印刷方法および印刷装置を実現できることに着目し、本発明に至った。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、電荷または磁性を有する複数の粒子が分散している媒体を含み、媒体に電場、磁場などの外部刺激を印加することによって粒子間の間隔が制御され、媒体にエネルギーを印加または遮断することによって粒子間の間隔が固定されることにより、特定の波長の光を反射する構造色が安定して実現できる印刷媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、電荷または磁性を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射し、媒体に電場、磁場などの外部刺激を印加して粒子間の間隔を制御し、媒体に対してエネルギーを印加または遮断して粒子間の間隔を固定させることにより、印刷対象物上にフルカラーの情報を印刷できるようにする印刷方法および印刷装置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】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷媒体は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を含み、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔が制御され、前記媒体にエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔が固定されることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷媒体は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を含み、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つとエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔が制御され、前記媒体でエネルギーを遮断することによって前記粒子間の間隔が固定されることを特徴とする。
【００１２】
前記媒体は、可逆的に相変化可能な物質、可逆的に粘度が変化可能な物質、および非可逆的に硬化可能な物質のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１３】
前記エネルギーは、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１４】
前記電場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００１５】
前記磁場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００１６】
前記粒子は、それ自体で電荷を有するか、前記粒子の性質を任意に変化させて電荷を有することができる。
【００１７】
前記粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つの成分を含むことができる。
【００１８】
前記媒体にエネルギーを印加することにより、前記粒子間の間隔の固定された状態が解除できる。
【００１９】
前記媒体は、光透過性部材内に散在することができる。
【００２０】
前記光結晶性を利用した印刷媒体は、前記媒体上に形成され、前記媒体を外部環境と隔離させることができる保護部材をさらに含むことができる。
【００２１】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷方法は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射するステップと、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加して前記粒子間の間隔を制御するステップと、前記媒体にエネルギーを印加して前記粒子間の間隔を固定させるステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷方法は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射するステップと、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つとエネルギーを印加して前記粒子間の間隔を制御するステップと、前記媒体でエネルギーを遮断して前記粒子間の間隔を固定させるステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
前記媒体は、可逆的に相変化可能な物質、可逆的に粘度変化可能な物質、および非可逆的に硬化可能な物質のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２４】
前記エネルギーは、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２５】
前記電場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００２６】
前記磁場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００２７】
前記粒子は、それ自体で電荷を有するか、前記粒子の性質を任意に変化させて電荷を有することができる。
【００２８】
前記粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つの成分を含むことができる。
【００２９】
前記媒体が印刷対象物上に付着すると、前記媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することができる。
【００３０】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷装置は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射する噴射部と、前記媒体に印加される電場および磁場のうちの少なくとも１つを発生する電磁場発生部と、前記媒体に印加されるエネルギーを発生するエネルギー調整部とを含み、前記媒体に前記電磁場発生部で発生した電場および磁場のうちの少なくとも１つが印加されて前記粒子間の間隔を制御し、前記媒体に前記エネルギー調整部で発生したエネルギーが印加されて前記粒子間の間隔を固定させることを特徴とする。
【００３１】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷装置は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射する噴射部と、前記媒体に印加される電場および磁場のうちの少なくとも１つを発生する電磁場発生部と、前記媒体に印加されるエネルギーを発生および遮断するエネルギー調整部とを含み、前記媒体に前記電磁場発生部で発生した電場および磁場のうちの少なくとも１つと前記エネルギー調整部で発生したエネルギーが印加されて前記粒子間の間隔を制御し、前記エネルギー調整部によって前記媒体でエネルギーが遮断されて前記粒子間の間隔を固定させることを特徴とする。
【００３２】
前記エネルギー調整部は、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを発生することができる。
【００３３】
前記電磁場発生部で発生する電場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００３４】
前記電磁場発生部で発生する磁場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００３５】
前記電磁場発生部は、前記媒体が印刷対象物上に付着すると、前記媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを発生することができる。
【発明の効果】
【００３６】
このように構成された本発明によれば、印刷媒体から反射される光の波長を制御し、これを固定させることが可能なため、色素を有するインクを用いなくても、印刷媒体上にフルカラー（full color）の構造色を実現できるようにする効果が達成される。
【００３７】
また、本発明によれば、印刷対象物上に特定の波長の光を反射する構造色を安定して実現することが可能なため、多様な色を表現するために、複数のインクを用いなくても、１種の物質のみを用いて印刷できるようにする効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる印刷媒体に含まれる粒子の構成を例示的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる印刷媒体に含まれる粒子の構成を例示的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかり、粒子が分散した媒体の構成を例示的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかり、粒子が分散した媒体の構成を例示的に示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含む媒体を光透過性部材内に散在させる構成（水滴（droplet）型カプセル）を例示的に示す図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかり、光透過性部材内に散在したコロイド粒子の構成を例示的に示す図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかり、光透過性部材内に散在したコロイド粒子の構成を例示的に示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含む媒体を光透過性部材と混合させてカプセル化した構成（スポンジ（sponge）型カプセル）を例示的に示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が散在しているカプセルの実際的な例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含む媒体を光透過性部材からなるカプセル膜でコーティングしてカプセル化した構成（シェル（shell）型カプセル）を例示的に示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が含まれているカプセルの実際的な例を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が含まれているカプセルの実際的な例を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態にかかり、印刷媒体上に多様な情報の表示が実現されることを示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体と、保護部材を含まない印刷媒体とを比較して実験した結果を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体と、保護部材を含まない印刷媒体とを比較して実験した結果を示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態にかかる印刷装置の構成を例示的に示す図である。
【図２０】本発明の他の実施形態にかかる印刷装置の構成を例示的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明が実施できる特定の実施形態を例示として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、相互排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造および特性は一実施形態に関連し、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲内で他の実施形態で実現可能である。また、各々の開示された実施形態における個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲内で変更可能であることが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味で受け止めるものではなく、本発明の範囲は、適切に説明された場合、その請求項が主張するのと均等なすべての範囲とともに添付した請求項によってのみ限定される。図面において、類似の参照符号は、様々な側面にわたって同一または類似の機能を指し示す。
【００４０】
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするために、添付した図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【００４１】
本発明の一実施形態にかかる印刷媒体、印刷方法および印刷装置は、光結晶（photonic crystal）特性を利用してフルカラー（full color）の構造色を安定して実現できることを主な技術的特徴とする。
【００４２】
図１および図２は、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体に含まれる粒子の構成を例示的に示す図である。
【００４３】
まず、図１を参照すると、本発明の一実施形態によれば、粒子１１０は、電荷（正電荷または負電荷）を有する粒子であって、媒体（粒子含有媒体）１２０中に分散して存在している。このとき、粒子１１０は、粒子相互間の斥力に起因して、互いに所定の間隔をおいて配列されている。粒子１１０の直径は、数ｎｍ〜数千ｎｍであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。本発明の好ましい実施形態によれば、粒子１１０は、媒体１２０内においてコロイド状態で存在することができ、以下では、媒体１２０内においてコロイド状態で存在する粒子１１０を「コロイド粒子」と称する。
【００４４】
より具体的には、本発明の一実施形態によれば、電荷を有する粒子は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｔｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、シリコン（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）などを含む化合物からなり得る。また、本発明の一実施形態によれば、粒子は、ＰＳ（polystyrene）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＰ（polypropylene）、ＰＶＣ（polyvinyl chloride）、ＰＥＴ（polyethylen terephthalate）などの高分子物質を含む物質からなり得る。
【００４５】
さらに、本発明の一実施形態によれば、粒子は、電荷を有しない粒子に電荷を有する物質をコーティングした形態として構成してもよい。例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯＸ）、チタン酸化物（ＴｉＯＸ）などの金属無機酸化物でコーティングされた粒子、ＰＳ（polystyrene）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＰ（polypropylene）、ＰＶＣ（polyvinyl chloride）、ＰＥＴ（polyethylen terephthalate）、イオン交換樹脂などを含む高分子物質でコーティングされた粒子、炭化水素基を有する有機化合物によって表面加工（あるいはコーティング）された粒子、カルボン酸（carboxylic acid）基、エステル（ester）基、アシル（acyl）基を有する有機化合物によって表面加工（あるいはコーティング）された粒子、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉなど）元素を含む錯化合物によって表面加工（コーティング）された粒子、アミン（amine）、チオール（thiol）、ホスフィン（phosphine）を含む配位化合物によって表面加工（コーティング）された粒子、表面にラジカルを形成することによって電荷を有するようにした粒子が該当する。
【００４６】
これに関連し、図２を参照すると、本発明の一実施形態によれば、粒子１１０は、複数のナノスケールの粒子からなるクラスタ１１２と、クラスタ１１２の外部を取り囲む電荷層１１４とから構成してもよい。
【００４７】
また、本発明の一実施形態によれば、粒子は、鉄（Ｆｅ）酸化物、ニッケル（Ｎｉ）酸化物、コバルト（Ｃｏ）、およびこれらからなる酸化物などの磁性体物質を含むことができ、これにより、所定の磁性を有することもできる。
【００４８】
ただし、本発明にかかる粒子の構成は、前記列挙したものに限定されず、本発明の目的を達成できる範囲内で、すなわち、電場または磁場によって粒子間の間隔が制御できる範囲内で適切に変更可能であることを明らかにする。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子に電場（または磁場）を印加すると、各コロイド粒子が有する電荷によって（または磁性によって）所定の方向の電気力（または磁気力）がコロイド粒子に作用し、これにより、一方に偏ったコロイド粒子間の間隔が狭くなるとともに、互いに近接して同一の電荷を有するコロイド粒子の間には斥力が作用する。したがって、電場による電気力（または磁場による磁気力）とコロイド粒子間の斥力の相対的な強度によってコロイド粒子間の間隔を決定することができ、これにより、所定の間隔をおいて配列されたコロイド粒子が光結晶の機能を果たすことができるようになる。つまり、ブラッグ（Bragg）法則によると、コロイド粒子から反射される光の波長は、コロイド粒子間の距離によって決定されるため、コロイド粒子間の距離を制御することにより、コロイド粒子から反射される光の波長を変更することができる。
【００５０】
一方、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、媒体内に分散していればよく、本発明において、媒体は、相変化溶媒または硬化性溶媒であり得る。ここで、相変化溶媒または硬化性溶媒は、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーを印加することにより、あるいは前記エネルギーの印加を停止することにより、可逆的あるいは非可逆的に相変化または硬化する溶媒を意味する。例えば、相変化溶媒または硬化性溶媒は、温度の上昇によって固体状態から液体状態に変化する相変化物質、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化性（UV curable)物質、電圧に応じて粘度が変化する電気粘性（electrorheological）物質、磁場に応じて粘度が変化する磁気粘性（magnetorheological）物質、電圧に応じて体積が変化する圧電（piezoelectrical）物質、化学的反応に応じてゾル−ゲル（sol-gel）変化する物質などを含むことができる。
【００５１】
より具体的には、本発明の一実施形態によれば、本発明の相変化溶媒は、温度の変化に応じてある状態から他の状態に変化する物理的変化過程を伴う相変化物質を含むことができる。例えば、本発明の相変化溶媒は、飽和炭化水素基を含むパラフィン（paraffin hydrocarbon）を含むことができる。また、本発明の相変化溶媒は、エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの物質を用いて安定化させたパラフィンを含むことができる。さらに、本発明の相変化溶媒は、溶解性を高めるために、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、アミン基（−ＮＨＸ）、スルホン基（−ＳＨ）などに置換されて親水性に改質されたパラフィン化合物を含むことができる。また、本発明の相変化溶媒は、水和塩化合物によって加工された化合物を含むことができる。さらに、本発明の相変化溶媒は、分子量１０００以上の高粘性のエチレン化合物あるいはエチレン基を含む物質であって、低温では高分子物質としての高粘性を呈するが、高温（摂氏４０度以上）では相対的に低粘性を呈し、温度の上昇に応じて特定の溶質に対する溶解度が増加する物質を含むこともできる。
【００５２】
また、本発明の一実施形態によれば、本発明の硬化性溶媒は、紫外線、可視光線などの光を照射するか、または温度を変化させたときに、化学的変化過程を伴う硬化性物質を含むことができる。例えば、本発明の硬化性溶媒は、炭素二重結合を含むアクリレート接着剤（Acrylate adhesive）、アクリレートモノマー（Acrylate monomer）、アクリレートモノマーラジカル（Acrylate monomer radical）などを含むことができる。さらに、本発明の硬化性溶媒は、エーテル結合を含むエポキシ樹脂（Epoxy resin）を含むことができる。また、本発明の硬化性溶媒は、ウレタン結合を含むポリウレタン接着剤（Polyurethane adhesive）、ウレタンモノマー（Urethane monomer）などを含むこともできる。
【００５３】
一方、本発明の一実施形態によれば、本発明の媒体は、電圧に応じて粘度が変化する電気粘性流体を含むことができる。ここで、電気粘性流体（Electrorheological Fluid：ＥＲＦ）は、一般的に、絶縁性の流体中に分極性の強い微粒子が分散している懸濁液（suspension）であって、外部から強い電場が印加されると、そのレオロジー的力学的特性が変化する流体をいう。電気粘性流体を用いると、付加的な運動装置を備えることなく単に電場のみを印加することにより、媒体中の粒子の運動を制御可能なため、表示装置設計の単純化を図ることができる。そして、従来のニュートン流体（Newtonian Fluid）とは異なり、電場が印加された状態の電気粘性流体中では、分散した粒子が電場の方向に沿って鎖状の構造で配列されるため、その粘度が急激に増加するビンガム（Bingham）塑性流体の挙動を示すが、このような電気粘性流体は、電場に応じた流体の粘度調整を可能にするものである。特に、本発明の一実施形態によれば、磁場によって粒子間の間隔が調整可能な磁性粒子を電気粘性流体中に分散させた後、外部から電場を印加すると、電気粘性流体の粘度が急激に増加することにより、磁場によって一定に制御された磁性粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。
【００５４】
また、本発明の一実施形態によれば、本発明の媒体は、磁場に応じて粘度が変化する磁気粘性流体を含むことができる。ここで、磁気粘性流体（Magnetorheological Fluid：ＭＲＦ）は、一般的に、非磁性体の流体中に磁気分極性の強い微粒子が分散している懸濁液（suspension）であって、外部から強い磁場が印加されると、そのレオロジー的力学的特性が変化する流体をいう。磁気粘性流体を用いると、付加的な運動装置を備えることなく単に磁場のみを印加することにより、媒体中の粒子の運動を制御可能なため、表示装置設計の単純化を図ることができる。そして、磁気粘性流体は、磁場に対する速やかな応答性とレオロジー効果の可逆性を有する。特に、本発明の一実施形態によれば、電場によって粒子間の間隔が調整可能な電荷を有する粒子を磁気粘性流体中に分散させた後、外部から磁場を印加すると、磁気粘性流体の粘度が急激に増加することにより、電場によって一定に制御された粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。
【００５５】
一方、本発明の一実施形態によれば、本発明の媒体は、圧電特性を有する物質を含むことができる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、外部電圧が印加されて媒体に含まれた圧電特性物質の体積が変化することにより、粒子の移動を直接的または間接的に制限することができ、これにより、電場または磁場によって一定に制御された粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。また、本発明の一実施形態によれば、外部から圧力などの力学的エネルギーが印加されて媒体に含まれた圧電特性物質の電気的特性が変化することにより、粒子の移動を直接的または間接的に制限することができ、これにより、電場または磁場によって一定に制御された粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。
【００５６】
また、より具体的には、本発明の一実施形態によれば、本発明の媒体は、化学的反応に応じてゾルからゲルにまたはゲルからゾルに相変化する物質を含むことができる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、ゾル−ゲル相変化物質を含有している媒体中に、相変化を生じさせる誘導物質を注入して、溶媒をゾル−ゲル相変化させることにより、電場または磁場によって一定に制御された粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。
【００５７】
ただし、本発明にかかる媒体は、前記列挙したものに限定されず、本発明の目的を達成できる範囲内で、すなわち、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーを印加することにより、あるいは前記エネルギーの印加を停止することにより、媒体の流動性が変化できる範囲内で適切に変更可能である。
【００５８】
一方、以下では、媒体の状態を変化させるために熱エネルギーまたは光エネルギーを用いる実施形態について主に説明しているが、エネルギーの種類が熱エネルギーまたは光エネルギーに限定されるべきではなく、本発明にかかるエネルギーは、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学的エネルギーなどの、媒体の流動性を変化させることができるすべての種類のエネルギーを含む概念であることを理解されたい。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、流動的な状態の媒体中に分散しているコロイド粒子に対して磁場または電場を印加し、コロイド粒子間の間隔を制御した後、媒体に対してエネルギーを印加することにより、あるいは媒体に対するエネルギーの印加を停止することにより、媒体の状態を流動的な状態（例えば、液体状態）から不動的な状態（例えば、固体状態）に変化させることができ、これにより、前記不動的な状態に変化した媒体内において前記制御されたコロイド粒子間の間隔を固定することができる。また、本発明の一実施形態によれば、媒体媒体に対してエネルギーを印加することにより、あるいは媒体に対するエネルギーの印加を停止することにより、媒体の状態を不動的な状態から流動的な状態に変化させることもでき、これにより、媒体内においてコロイド粒子間の間隔の固定された状態を解除することができる。
【００６０】
つまり、媒体内においてコロイド粒子が一定の間隔で配列されたまま固定することにより、コロイド粒子から反射される光の波長を一定に維持することができる。また、媒体内においてコロイド粒子が一定の間隔で配列されたまま固定されている状態を解除することにより、コロイド粒子間の間隔が電場または磁場によって再度制御可能な状態に戻すこともできる。
【００６１】
図３は、本発明の一実施形態にかかり、粒子を分散状態で含有している媒体（粒子含有媒体）の構成を例示的に示す図である。参照として、図３は、媒体の断面を電子顕微鏡で撮影した写真である。
【００６２】
図３を参照すると、コロイド粒子を媒体中に均一に混合することができ、これにより、コロイド粒子は、媒体中に分散して存在することができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体は、紫外線硬化性物質を含むことができる。図３において、媒体中に分散して含まれているコロイド粒子は、電場または磁場によって一定の間隔をおいて配列可能であり、このとき、紫外線を印加すると、紫外線硬化性物質を含む媒体が硬化し、電場または磁場によって一定の間隔をおいて配列されたコロイド粒子の位置がそのまま固定可能であり、これにより、電場または磁場の印加を停止した後も、コロイド粒子の配列から発現される構造色が維持できるようになる。
【００６３】
図４は、本発明の一実施形態にかかり、粒子を分散状態で含有している媒体の構成を例示的に示す図である。参照として、図４は、媒体の断面を電子顕微鏡で撮影した写真である。
【００６４】
図４を参照すると、コロイド粒子を媒体中に均一に混合することができ、これにより、コロイド粒子は、媒体中に分散して存在することができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体は、紫外線硬化性物質を含むことができる。図４において、媒体中に分散して含まれているコロイド粒子は、上部および下部電極によって印加される電場によって一定の間隔をおいて配列可能であり、このとき、紫外線を印加すると、紫外線硬化性物質を含む媒体が硬化し、電場によって一定の間隔をおいて配列されたコロイド粒子の位置がそのまま固定可能であり、これにより、電場の印加を停止した後も、コロイド粒子の配列から発現される構造色が維持できるようになる。より具体的には、図４の実施形態では、負電荷を有するコロイド粒子が、媒体中における（＋）電極および（−）電極（すなわち、それぞれ上部および下部電極）の間に分散状態で存在しており、上部および下部電極によって印加される電場によってコロイド粒子が（＋）電極の上部電極側に移動して一定の間隔をおいて規則的に配列され（図４（ａ）参照）、（−）電極の下部電極側には少数のコロイド粒子のみが散在していることを確認することができる（図４（ｂ）参照）。
【００６５】
以下の実施形態において、場合によって、本発明にかかる媒体が相変化溶媒および硬化性溶媒のうちのいずれか１つであると想定して説明されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、後述するすべての実施形態においては、本発明の目的を達成できる範囲内で相変化溶媒および硬化性溶媒がすべて本発明にかかる媒体として採用可能であることが考慮されなければならない。
【００６６】
また、以下の実施形態において、本発明にかかる粒子がコロイド粒子であるとして限定的に説明されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、後述するすべての実施形態において、本発明の目的を達成できる範囲内で、コロイド粒子でない他の種類の粒子も、本発明にかかる粒子として採用可能であることが考慮されなければならない。
【００６７】
図５は、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【００６８】
図５を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体５００は、コロイド粒子５１０と、コロイド粒子５１０を分散状態で含有している媒体（粒子含有媒体）５２０と、基板５３０とを含むことができる。ここで、媒体５２０は、エネルギーが印加されることによって非可逆的に硬化する物質を含むことができる。例えば、媒体５２０は、紫外線を照射することによって（光エネルギーを印加することによって）強固に硬化する物質を含むことができ、上述した硬化性溶媒が該当する。
【００６９】
以下、図５を参照して、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体５００上に安定した構造色を実現する過程を説明する。
【００７０】
まず、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子５１０は、流動的な状態の媒体５２０中に任意に分散したまま、電場や磁場などの外部刺激によって自由に動けるように構成することができる（ステップ（ａ））。次に、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子５１０に対して電場または磁場を印加することによってコロイド粒子５１０間の間隔が一定になるように制御することができる（ステップ（ｂ））。次に、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子５１０間の間隔が一定に制御された状態で、媒体５２０に対して熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーを印加することによって媒体５２０を固定的な状態（例えば、硬化した状態）に変化させることにより、間隔が一定に制御されたコロイド粒子５１０が媒体５２０内で固定されるようにすることができる（ステップ（ｃ））。
【００７１】
したがって、本発明の一実施形態によれば、印刷媒体５００に対して粒子間隔制御のための電場または磁場を印加し続けなくても、印刷媒体５００上の特定の領域に、特定の波長の光を反射する光結晶性を安定して実現できるようになる。
【００７２】
図６は、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【００７３】
図６を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体６００は、コロイド粒子６１０と、コロイド粒子６１０を分散状態で含有している媒体６２０と、基板６３０とを含むことができる。ここで、媒体６２０は、可逆的に相変化する物質を含むことができる。例えば、媒体６２０は、温度を変化させることによって（熱エネルギーを印加することによって、または熱エネルギーの印加を停止することによって）固体状態から液体状態に相変化した後、再度固体状態に相変化可能な物質や、電場または磁場に応じて媒体の粘度が変化する電気粘性または磁気粘性物質を含むことができる。
【００７４】
以下、図６を参照して、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体６００上に安定した構造色を実現する過程を説明する。
【００７５】
まず、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子６１０は、固定的な状態（例えば、固体やゲルなどの状態）の媒体６２０内に任意に分散したまま、電場や磁場などの外部刺激によって動かないように構成できる（ステップ（ａ））。次に、本発明の一実施形態によれば、媒体６２０に対して熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーを印加して媒体６２０を流動的な状態（例えば、液体、ゾルなどの状態）に相変化させることにより、媒体６２０内に分散して含まれているコロイド粒子６１０が電場、磁場などの外部刺激によって動ける状態にすることができる（ステップ（ｂ））。次に、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子６１０に対して電場または磁場を印加することによってコロイド粒子６１０間の間隔が一定になるように制御することができる（ステップ（ｃ））。次に、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子６１０間の間隔が一定に制御された状態で、媒体６２０に対する、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーの印加を停止して媒体６２０を固定的な状態に相変化させることにより、間隔が一定に制御されたコロイド粒子６１０が媒体６２０内で固定されるようにすることができる（ステップ（ｄ））。
【００７６】
したがって、本発明の一実施形態によれば、印刷媒体５００に対して粒子間隔制御のための電場または磁場を印加し続けなくても、印刷媒体５００上の特定の領域に、特定の波長の光を反射する光結晶性を安定して実現できるようになる。また、本発明の一実施形態によれば、媒体として、可逆的に相変化する物質を使用することにより、書き消しを繰り返し行うことができる書き換え可能な（rewritable）印刷媒体を実現することができる。
【００７７】
一方、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子を分散状態で含有している媒体は、光透過性材料からなる多様な種類のカプセルによってカプセル化されてもよい。
【００７８】
図７は、本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含有している媒体を光透過性材料内に散在させた構成（水滴（droplet）型カプセル）を例示的に示す図である。
【００７９】
図７を参照すると、本発明の一実施形態にかかり、印刷媒体７００に含まれる粒子は、媒体内において分散状態（すなわち、コロイド状態）で、光透過性材料からなる物質７３０内に散在することができる。より具体的には、電場などの外部刺激に対して流動的でない光透過性材料７３０内に、所定量のコロイド粒子を含有している粒子含有媒体を水滴（droplet）形態で散在して分布させることにより、印刷媒体７００に含まれるコロイド粒子を互いに離間させることができる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、光透過性材料７３０内に、コロイド粒子が分散した媒体を散在して分布させることにより、互いに異なる媒体領域７１０、７２０に含まれるコロイド粒子の間に、混入などの直接的な干渉が発生することを防止することができ、あわせて、印刷媒体７００に含まれるコロイド粒子間の間隔をより独立して制御することができる。
【００８０】
続いて、図７を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体７００は、光透過性材料７３０内に含まれる複数の媒体領域７１０、７２０を含むことができる。より具体的には、第１の磁場が印加される第１の媒体領域７１０に含まれるコロイド粒子間の間隔と、第２の磁場が印加される第２の媒体領域７２０に含まれるコロイド粒子間の間隔とは互いに独立して制御可能であり、これにより、第１の媒体領域７１０と第２の媒体領域７２０とは互いに異なる波長の光を反射する。
【００８１】
図８および図９は、本発明の一実施形態にかかり、光透過性材料内に散在したコロイド粒子の実際的な例を示す図である。参照として、図８および図９は、図７で述べた印刷媒体７００の断面を電子顕微鏡で撮影した写真である。
【００８２】
図８および図９を参照すると、本発明の一実施形態にかかり、電場や磁場などの外部刺激に対して流動的でない固体（solid）またはゲル（gel）状態の光透過性材料からなる物質９３０内に散在している媒体９２０内に分散しているコロイド粒子９１０を確認することができる。より具体的には、本発明の一実施形態によれば、電荷または磁性を有するコロイド粒子９１０が分散しているエマルジョン状態の媒体９２０を生成し、これを水滴（droplet）形態で製造して光透過性材料９３０内に均一に混合させることができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子９１０は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体９２０は、紫外線硬化性物質であり得、光透過性材料９３０は、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）であり得る。
【００８３】
一方、図１０は、本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含有している媒体を光透過性材料と混合してカプセル化した構成（スポンジ（sponge）型カプセル）を例示的に示す図である。
【００８４】
図１０を参照すると、本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子１０１０を分散状態で含有している媒体１０２０を、光透過性材料１０３０からなるカプセル（例えば、球型カプセル）内に散在させることができる。より具体的には、本発明の一実施形態によれば、電荷または磁性を有するコロイド粒子１０１０が分散しているエマルジョン状態の媒体１０２０を生成し、これを光透過性材料１０３０と均一に混合すると、コロイド粒子１０１０が分散している媒体１０２０を含むカプセル（スポンジ（sponge）型カプセル）を製造することができる。
【００８５】
図１１は、本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が散在しているカプセルの実際的な例を示す図である。図１１を参照すると、電場または磁場が印加されていない場合（（ａ）の場合）には、カプセル内に存在するコロイド粒子１０１０が自由に散在しており、電場または磁場が印加された場合（（ｂ）の場合）には、カプセル内に存在するコロイド粒子１０１０が一定の間隔で配列され、特定の波長の光を反射させることを確認することができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体は、紫外線硬化性物質であり得、光透過性材料は、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）からなり得る。
【００８６】
一方、図１２は、本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含む媒体を光透過性材料からなるカプセル膜でコーティングしてカプセル化した構成（シェル（shell）型カプセル）を例示的に示す図である。
【００８７】
図１２を参照すると、電荷または磁性を有するコロイド粒子１２１０が分散しているエマルジョン状態の媒体１２２０を生成し、これを光透過性材料からなるカプセル膜１２３０でコーティングしてカプセルを製造することができる（シェル（shell）型カプセル）。
【００８８】
図１３および図１４は、本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が含まれているカプセルの実際的な例を示す図である。
【００８９】
図１３を参照すると、コロイド粒子を含有している媒体がカプセル膜で取り囲まれており、複数のカプセルにカプセル化されていることを確認することができる。また、図１４を参照すると、図１４は、本発明の一実施形態にかかるカプセルをさらに拡大して示す図であって、カプセル膜１４２０内にコロイド粒子１４１０が含まれていることをより明確に確認することができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体は、紫外線硬化性物質であり得、カプセル膜は、光透過性材料であるＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）からなり得る。
【００９０】
このように、本発明の一実施形態によって媒体をカプセル化することにより、互いに異なるカプセルに含まれているコロイド粒子の間に混入などの直接的な干渉が発生することを防止することができ、印刷媒体に含まれるコロイド粒子間の間隔を各カプセルごとに独立して制御することができ、これにより、印刷媒体上でより精密な構造色を表現することができる。また、本発明の一実施形態によって媒体をカプセル化することにより、印刷媒体の一部の領域が損傷しても、印刷媒体の残りの領域が正常に動作することができ、その損傷した領域に対してのみ部分的に処置して損傷した領域を回復させることができるため、印刷媒体の維持および補修を容易にする効果が達成される。
【００９１】
一方、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体は、コロイド粒子を分散状態で含有している媒体上に形成され、媒体および媒体中に分散しているコロイド粒子を外部環境から隔離する保護部材を含むことができる。
【００９２】
図１５は、本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【００９３】
図１５を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体１５００は、コロイド粒子を分散状態で含有している媒体１５１０、１５２０が散在している光透過性材料１５３０上に形成され、媒体１５１０、１５２０および媒体中に分散しているコロイド粒子を外部環境から隔離する保護部材１５５０を含むことができる。
【００９４】
より具体的には、本発明の一実施形態にかかる保護部材１５５０は、媒体１５１０、１５２０を空気、水などの外部環境から隔離する機能を果たし、これにより、固定的な状態（例えば、固体状態、硬化した状態など）の媒体内に存在するコロイド粒子間の間隔を、外部環境からの影響を受けることなく一定に維持できるようになる。本発明の一実施形態にかかる保護部材１５５０には、光透過性ポリマー物質などを含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内で適切に変更可能である。
【００９５】
図１６は、本発明の一実施形態にかかり、印刷媒体上に多様な情報の表示を実現する実施形態を示す図である。参照として、図１１の実施形態において、コロイド粒子として、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタが使用され、媒体としては、紫外線の照射によって硬化する物質が使用された。図１６を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体は、印加される電場または磁場に応じて多様なパターンの構造色を実現可能であることを確認することができる。
【００９６】
図１７および図１８は、本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体と、保護部材を含まない印刷媒体とを比較して実験した結果を示す図である。参照として、図１７および図１８の実施形態において、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタが使用され、媒体としては、温度の変化に応じて相変化する物質が使用され、保護部材としては、光透過性ポリマーフィルムが使用された。
【００９７】
まず、図１７は、本発明の一実施形態にかかる保護部材を含む印刷媒体１７１０および保護部材を含まない印刷媒体１７２０にそれぞれ磁場を印加して特定のパターンの構造色を実現し、それぞれエネルギーを減じて、前記実現された構造色を固定させた直後の様子を示す。図１７を参照すると、構造色が実現および固定された直後には、保護部材を含む印刷媒体１７１０および保護部材を含まない印刷媒体１７２０において、いずれも構造色が正常に維持されていることを確認することができる。
【００９８】
次に、図１８は、本発明の一実施形態にかかる保護部材を含む印刷媒体１８１０および保護部材を含まない印刷媒体１８２０にそれぞれ構造色を実現して固定させた後、４８時間経過した時点の様子を示す。図１８を参照すると、保護部材を含む印刷媒体１８１０の場合、最初に実現された構造色が比較的正常に維持されているのに対し、保護部材を含まない印刷媒体１８２０の場合には、最初に実現された構造色が維持されずに何ら構造色を呈していないことを確認することができる。
【００９９】
以上で説明したように、本発明の一実施形態にかかる保護部材は、粒子が分散された媒体を外部環境から隔離することにより、時間が経過しても粒子間の間隔が一定に維持されるようにする機能を果たすことができる。
【０１００】
一方、本発明の一実施形態によれば、印刷媒体は、電場または磁場を印加するための手段である所定の電極または磁極を、印刷媒体の片面または両面に含むことができる。特に、保護部材を含む印刷媒体の場合には、媒体を外部環境から隔離する機能および電場または磁場を印加する機能を同時に果たす保護部材を含むことができ、そのような場合、例えば、保護部材は、光透過性電極材料であるインジウムスズ酸化物（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）を含むことができる。
【０１０１】
一方、図１９は、本発明の一実施形態にかかる印刷装置の構成を例示的に示す図である。図１９を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷装置１９００は、印刷対象物１９５０に対してコロイド粒子を含有している媒体（粒子含有媒体）１９６０を噴射する際に、噴射される媒体１９６０に対して磁場、電場などの外部刺激を印加してコロイド粒子間の間隔を制御することができ、噴射される媒体１９６０に対してエネルギーを印加するかあるいは前記媒体に対するエネルギーの印加を停止して媒体１９６０を固定的な状態に変化させることにより、媒体１９６０内に含まれているコロイド粒子間の間隔が前記制御された状態で固定されるようにすることができ、これにより、印刷対象物１９５０上に吸着された媒体１９６０が特定の波長の光を安定して反射するようにすることができる。
【０１０２】
図１９を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷装置１９００は、貯蔵部１９１０と、噴射部１９２０と、電磁場生成部１９３０と、エネルギー生成部１９４０と、制御部（図示せず）とを含むことができる。
【０１０３】
また、本発明の一実施形態にかかる貯蔵部１９１０は、電荷を有するコロイド粒子を分散状態で含有している媒体を貯蔵することができる。
【０１０４】
さらに、本発明の一実施形態にかかる噴射部１９２０は、コロイド粒子を含む媒体１９６０を、印刷対象物１９５０に対して水滴（droplet）形態で噴射することができる。
【０１０５】
また、本発明の一実施形態にかかる電磁場生成部１９３０は、噴射される媒体１９６０に対して電場または磁場を印加することによって、媒体１９６０中に含まれているコロイド粒子間の間隔を制御することができる。
【０１０６】
さらに、本発明の一実施形態にかかるエネルギー生成部１９４０は、噴射される媒体１９６０に対してエネルギー（例えば、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなど）を印加するかまたは前記エネルギーの印加を停止することによって媒体１９６０を固定的な状態（例えば、固体状態、硬化した状態など）に変化させ、これにより、媒体１９６０内に含まれているコロイド粒子間の間隔を、電磁場生成部１９３０によって制御された状態で固定することができる。
【０１０７】
最後に、本発明の一実施形態にかかる制御部（図示せず）は、印刷対象物１９５０上の状況に応じて特定の領域に特定の構造色を正確に実現できるようにするために、貯蔵部１９１０、噴射部１９２０、電磁場生成部１９３０、およびエネルギー生成部１９４０の各機能を制御することができる。
【０１０８】
一方、図２０は、本発明の他の実施形態にかかる印刷装置２０００の構成を例示的に示す図である。図２０を参照すると、本発明の他の実施形態にかかる印刷装置２０００は、貯蔵部２０１０と、噴射部２０２０と、電磁場生成部２０３０と、エネルギー生成部２０４０と、制御部（図示せず）とを含むことができる。特に、本発明の他の実施形態にかかる印刷装置２０００の電磁場生成部２０３０およびエネルギー生成部２０４０は、印刷対象物２０５０の下側に設置可能である。
【０１０９】
まず、本発明の他の実施形態にかかる噴射部２０２０は、コロイド粒子を含む媒体２０６０を、印刷対象物２０５０に対して水滴（droplet）形態で噴射することができる。
【０１１０】
また、本発明の他の実施形態にかかる電磁場生成部２０３０は、噴射部２０２０によって噴射され印刷対象物２０５０上に付着した媒体２０６０に対して電場または磁場を印加することによって、媒体２０６０中に含まれているコロイド粒子間の間隔を制御することができる。
【０１１１】
さらに、本発明の他の実施形態にかかるエネルギー生成部２０４０は、噴射部２０２０によって噴射され印刷対象物２０５０上に付着した媒体２０６０に対してエネルギーを印加するかまたは前記エネルギーの印加を停止することによって媒体２０６０を固定的な状態（例えば、固体状態、硬化した状態など）に変化させ、これにより、媒体２０６０中に含まれているコロイド粒子間の間隔を、電磁場生成部２０３０によって制御された状態で固定することができる。
【０１１２】
図２０に示す印刷装置２０００のその他の構成は、図１９に示す印刷装置１９００と同一または類似するため、これに関する詳細な説明は省略する。
【０１１３】
以上で説明したように、本発明にかかる印刷装置によれば、従来は多様な色を表現するのに使用されていた複数種類の色素物質（例えば、インク、トナーなど）を用いなくても、１種類の物質のみを用いて印刷対象物上にフルカラーの情報を印刷することができる。
【０１１４】
以上のように、本発明では、具体的な構成要素などのような特定の事項と限定された実施形態および図面によって説明されたが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、かかる記載から多様な修正および変形が可能である。
【０１１５】
したがって、本発明の思想は、説明された実施形態に限られて定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等または等価的変形があるすべてのものは、本発明の思想の範疇に属するとみなすべきである。
【符号の説明】
【０１１６】
１１０、５１０、６１０、９１０、１０１０、１２１０、１４１０：コロイド粒子
１１２：クラスタ
１１４：電荷層
１２０、５２０、６２０、９２０、１０２０、１２２０、１４２０、１５１０、１５２０：媒体
５００、６００、７００、１５００：印刷媒体
５３０、６３０、７４０、１５４０：基板
７１０、７２０：第１の媒体領域、第２の媒体領域
７３０、９３０、１５３０：光透過性材料
１０３０：光透過性材料
１１１０：カプセル
１２３０、１４２０：カプセル膜
１５５０：保護部材
１７１０、１８１０：保護部材を含む印刷媒体
１７２０、１８２０：保護部材を含まない印刷媒体
１９００、２０００：印刷装置
１９１０、２０１０：貯蔵部
１９２０、２０２０：噴射部
１９３０、２０３０：電磁場生成部
１９４０、２０４０：エネルギー生成部
１９５０、２０５０：印刷対象物
１９６０、２０６０：噴射された媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光結晶性を利用した印刷媒体、印刷方法および印刷装置に関する。より詳細には、電場、磁場などの外部刺激を印加して媒体中に含まれている粒子間の間隔を制御し、粒子を含んでいる媒体に対してエネルギーを印加してまたは前記媒体に対するエネルギーの印加を停止して媒体の流動性を減少させることにより、媒体中に含まれている粒子間の間隔を制御された状態で固定し、これにより、フルカラー（full color）の構造色を安定して実現できるようにした光結晶性を利用した印刷媒体、印刷方法および印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の印刷装置は、特定の色素を有するインク、トナーなどの粒子を適切に混合して印刷用紙に吸着させることを基本原理としている。しかし、従来の印刷装置は、実生活に幅広く用いられているにもかかわらず、多様な色を表現するためにはそれに応じた多様な色のインク、トナーなどが必要になるという限界があり、また、一度印刷して得られた印刷物を修正または変更することが困難であるという問題があった。
【０００３】
このような従来の印刷技術の限界を克服するための研究および開発が盛んに行われ、多様な技術が紹介されている。その代表例として、電子インク（Electronic-ink）が挙げられる。電子インクは、それぞれ負電荷および正電荷を有する特定の色（例えば、それぞれ黒色および白色）の粒子を含んでいるカプセルに電場を印加して特定の色を表示する手段であって、文字をはじめとする多様な情報を表示できるという利点がある。しかし、このような電子インクによっても、表示される粒子の色が特定の色に固定されるため、多様な色を表現することが困難であるという限界があった。
【０００４】
このような従来技術の問題を根本的に解決するために多様な方法が提案されており、中でも、光結晶（photonic crystal）の原理を利用する方法が考えられている。
【０００５】
光結晶とは、入射する光のうち、特定の波長の光のみを反射し、残りの波長の光を通過させることにより、特定の波長に該当する色を呈する性質を有する物質あるいは結晶を意味し、光結晶の代表例としては、蝶の羽、甲虫の甲殻などがある。これらは色素を含んでいないものの、特有の光結晶構造を有しているため、特有の色を発することができる。
【０００６】
最近、光結晶に関する研究によれば、自然界に存在する既存の光結晶は特定の波長の光のみを反射していたのに対し、所定の物質を含む人工的に合成された光結晶の場合は、多様な外部刺激によって光結晶の結晶構造（例えば、光結晶を構成する層間厚さ）を任意に変化させることができ、その結果、可視光線領域のみならず紫外線または赤外線領域にいたるまで、反射される光の波長を自由に調整できることが明らかになった。
【０００７】
そこで、本発明者は、電荷または磁性を有する粒子に電場または磁場を印加して粒子間の間隔を制御し、前記間隔を固定することによって、任意の波長の光を反射する光結晶性を利用した印刷媒体、印刷方法および印刷装置を実現できることに着目し、本発明に至った。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、電荷または磁性を有する複数の粒子が分散している媒体を含み、媒体に電場、磁場などの外部刺激を印加することによって粒子間の間隔が制御され、媒体にエネルギーを印加または遮断することによって粒子間の間隔が固定されることにより、特定の波長の光を反射する構造色が安定して実現できる印刷媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、電荷または磁性を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射し、媒体に電場、磁場などの外部刺激を印加して粒子間の間隔を制御し、媒体に対してエネルギーを印加または遮断して粒子間の間隔を固定させることにより、印刷対象物上にフルカラーの情報を印刷できるようにする印刷方法および印刷装置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】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷媒体は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を含み、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔が制御され、前記媒体にエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔が固定されることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷媒体は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を含み、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つとエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔が制御され、前記媒体でエネルギーを遮断することによって前記粒子間の間隔が固定されることを特徴とする。
【００１２】
前記媒体は、可逆的に相変化可能な物質、可逆的に粘度が変化可能な物質、および非可逆的に硬化可能な物質のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１３】
前記エネルギーは、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１４】
前記電場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００１５】
前記磁場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００１６】
前記粒子は、それ自体で電荷を有するか、前記粒子の性質を任意に変化させて電荷を有することができる。
【００１７】
前記粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つの成分を含むことができる。
【００１８】
前記媒体にエネルギーを印加することにより、前記粒子間の間隔の固定された状態が解除できる。
【００１９】
前記媒体は、光透過性部材内に散在することができる。
【００２０】
前記光結晶性を利用した印刷媒体は、前記媒体上に形成され、前記媒体を外部環境と隔離させることができる保護部材をさらに含むことができる。
【００２１】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷方法は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射するステップと、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加して前記粒子間の間隔を制御するステップと、前記媒体にエネルギーを印加して前記粒子間の間隔を固定させるステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷方法は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射するステップと、前記媒体に電場および磁場のうちの少なくとも１つとエネルギーを印加して前記粒子間の間隔を制御するステップと、前記媒体でエネルギーを遮断して前記粒子間の間隔を固定させるステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
前記媒体は、可逆的に相変化可能な物質、可逆的に粘度変化可能な物質、および非可逆的に硬化可能な物質のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２４】
前記エネルギーは、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２５】
前記電場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００２６】
前記磁場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００２７】
前記粒子は、それ自体で電荷を有するか、前記粒子の性質を任意に変化させて電荷を有することができる。
【００２８】
前記粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つの成分を含むことができる。
【００２９】
前記媒体が印刷対象物上に付着すると、前記媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することができる。
【００３０】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷装置は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射する噴射部と、前記媒体に印加される電場および磁場のうちの少なくとも１つを発生する電磁場発生部と、前記媒体に印加されるエネルギーを発生するエネルギー調整部とを含み、前記媒体に前記電磁場発生部で発生した電場および磁場のうちの少なくとも１つが印加されて前記粒子間の間隔を制御し、前記媒体に前記エネルギー調整部で発生したエネルギーが印加されて前記粒子間の間隔を固定させることを特徴とする。
【００３１】
そして、本発明にかかる光結晶性を利用した印刷装置は、電荷を有する複数の粒子が分散している媒体を噴射する噴射部と、前記媒体に印加される電場および磁場のうちの少なくとも１つを発生する電磁場発生部と、前記媒体に印加されるエネルギーを発生および遮断するエネルギー調整部とを含み、前記媒体に前記電磁場発生部で発生した電場および磁場のうちの少なくとも１つと前記エネルギー調整部で発生したエネルギーが印加されて前記粒子間の間隔を制御し、前記エネルギー調整部によって前記媒体でエネルギーが遮断されて前記粒子間の間隔を固定させることを特徴とする。
【００３２】
前記エネルギー調整部は、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを発生することができる。
【００３３】
前記電磁場発生部で発生する電場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００３４】
前記電磁場発生部で発生する磁場の強度または方向のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記粒子間の間隔が変化し、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長が変化可能である。
【００３５】
前記電磁場発生部は、前記媒体が印刷対象物上に付着すると、前記媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを発生することができる。
【発明の効果】
【００３６】
このように構成された本発明によれば、印刷媒体から反射される光の波長を制御し、これを固定させることが可能なため、色素を有するインクを用いなくても、印刷媒体上にフルカラー（full color）の構造色を実現できるようにする効果が達成される。
【００３７】
また、本発明によれば、印刷対象物上に特定の波長の光を反射する構造色を安定して実現することが可能なため、多様な色を表現するために、複数のインクを用いなくても、１種の物質のみを用いて印刷できるようにする効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる印刷媒体に含まれる粒子の構成を例示的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる印刷媒体に含まれる粒子の構成を例示的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかり、粒子が分散した媒体の構成を例示的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかり、粒子が分散した媒体の構成を例示的に示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含む媒体を光透過性部材内に散在させる構成（水滴（droplet）型カプセル）を例示的に示す図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかり、光透過性部材内に散在したコロイド粒子の構成を例示的に示す図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかり、光透過性部材内に散在したコロイド粒子の構成を例示的に示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含む媒体を光透過性部材と混合させてカプセル化した構成（スポンジ（sponge）型カプセル）を例示的に示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が散在しているカプセルの実際的な例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含む媒体を光透過性部材からなるカプセル膜でコーティングしてカプセル化した構成（シェル（shell）型カプセル）を例示的に示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が含まれているカプセルの実際的な例を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が含まれているカプセルの実際的な例を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態にかかり、印刷媒体上に多様な情報の表示が実現されることを示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体と、保護部材を含まない印刷媒体とを比較して実験した結果を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体と、保護部材を含まない印刷媒体とを比較して実験した結果を示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態にかかる印刷装置の構成を例示的に示す図である。
【図２０】本発明の他の実施形態にかかる印刷装置の構成を例示的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明が実施できる特定の実施形態を例示として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、相互排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造および特性は一実施形態に関連し、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲内で他の実施形態で実現可能である。また、各々の開示された実施形態における個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲内で変更可能であることが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味で受け止めるものではなく、本発明の範囲は、適切に説明された場合、その請求項が主張するのと均等なすべての範囲とともに添付した請求項によってのみ限定される。図面において、類似の参照符号は、様々な側面にわたって同一または類似の機能を指し示す。
【００４０】
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするために、添付した図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【００４１】
本発明の一実施形態にかかる印刷媒体、印刷方法および印刷装置は、光結晶（photonic crystal）特性を利用してフルカラー（full color）の構造色を安定して実現できることを主な技術的特徴とする。
【００４２】
図１および図２は、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体に含まれる粒子の構成を例示的に示す図である。
【００４３】
まず、図１を参照すると、本発明の一実施形態によれば、粒子１１０は、電荷（正電荷または負電荷）を有する粒子であって、媒体（粒子含有媒体）１２０中に分散して存在している。このとき、粒子１１０は、粒子相互間の斥力に起因して、互いに所定の間隔をおいて配列されている。粒子１１０の直径は、数ｎｍ〜数千ｎｍであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。本発明の好ましい実施形態によれば、粒子１１０は、媒体１２０内においてコロイド状態で存在することができ、以下では、媒体１２０内においてコロイド状態で存在する粒子１１０を「コロイド粒子」と称する。
【００４４】
より具体的には、本発明の一実施形態によれば、電荷を有する粒子は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｔｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、シリコン（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）などを含む化合物からなり得る。また、本発明の一実施形態によれば、粒子は、ＰＳ（polystyrene）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＰ（polypropylene）、ＰＶＣ（polyvinyl chloride）、ＰＥＴ（polyethylen terephthalate）などの高分子物質を含む物質からなり得る。
【００４５】
さらに、本発明の一実施形態によれば、粒子は、電荷を有しない粒子に電荷を有する物質をコーティングした形態として構成してもよい。例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯＸ）、チタン酸化物（ＴｉＯＸ）などの金属無機酸化物でコーティングされた粒子、ＰＳ（polystyrene）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＰ（polypropylene）、ＰＶＣ（polyvinyl chloride）、ＰＥＴ（polyethylen terephthalate）、イオン交換樹脂などを含む高分子物質でコーティングされた粒子、炭化水素基を有する有機化合物によって表面加工（あるいはコーティング）された粒子、カルボン酸（carboxylic acid）基、エステル（ester）基、アシル（acyl）基を有する有機化合物によって表面加工（あるいはコーティング）された粒子、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉなど）元素を含む錯化合物によって表面加工（コーティング）された粒子、アミン（amine）、チオール（thiol）、ホスフィン（phosphine）を含む配位化合物によって表面加工（コーティング）された粒子、表面にラジカルを形成することによって電荷を有するようにした粒子が該当する。
【００４６】
これに関連し、図２を参照すると、本発明の一実施形態によれば、粒子１１０は、複数のナノスケールの粒子からなるクラスタ１１２と、クラスタ１１２の外部を取り囲む電荷層１１４とから構成してもよい。
【００４７】
また、本発明の一実施形態によれば、粒子は、鉄（Ｆｅ）酸化物、ニッケル（Ｎｉ）酸化物、コバルト（Ｃｏ）、およびこれらからなる酸化物などの磁性体物質を含むことができ、これにより、所定の磁性を有することもできる。
【００４８】
ただし、本発明にかかる粒子の構成は、前記列挙したものに限定されず、本発明の目的を達成できる範囲内で、すなわち、電場または磁場によって粒子間の間隔が制御できる範囲内で適切に変更可能であることを明らかにする。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子に電場（または磁場）を印加すると、各コロイド粒子が有する電荷によって（または磁性によって）所定の方向の電気力（または磁気力）がコロイド粒子に作用し、これにより、一方に偏ったコロイド粒子間の間隔が狭くなるとともに、互いに近接して同一の電荷を有するコロイド粒子の間には斥力が作用する。したがって、電場による電気力（または磁場による磁気力）とコロイド粒子間の斥力の相対的な強度によってコロイド粒子間の間隔を決定することができ、これにより、所定の間隔をおいて配列されたコロイド粒子が光結晶の機能を果たすことができるようになる。つまり、ブラッグ（Bragg）法則によると、コロイド粒子から反射される光の波長は、コロイド粒子間の距離によって決定されるため、コロイド粒子間の距離を制御することにより、コロイド粒子から反射される光の波長を変更することができる。
【００５０】
一方、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、媒体内に分散していればよく、本発明において、媒体は、相変化溶媒または硬化性溶媒であり得る。ここで、相変化溶媒または硬化性溶媒は、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーを印加することにより、あるいは前記エネルギーの印加を停止することにより、可逆的あるいは非可逆的に相変化または硬化する溶媒を意味する。例えば、相変化溶媒または硬化性溶媒は、温度の上昇によって固体状態から液体状態に変化する相変化物質、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化性（UV curable)物質、電圧に応じて粘度が変化する電気粘性（electrorheological）物質、磁場に応じて粘度が変化する磁気粘性（magnetorheological）物質、電圧に応じて体積が変化する圧電（piezoelectrical）物質、化学的反応に応じてゾル−ゲル（sol-gel）変化する物質などを含むことができる。
【００５１】
より具体的には、本発明の一実施形態によれば、本発明の相変化溶媒は、温度の変化に応じてある状態から他の状態に変化する物理的変化過程を伴う相変化物質を含むことができる。例えば、本発明の相変化溶媒は、飽和炭化水素基を含むパラフィン（paraffin hydrocarbon）を含むことができる。また、本発明の相変化溶媒は、エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの物質を用いて安定化させたパラフィンを含むことができる。さらに、本発明の相変化溶媒は、溶解性を高めるために、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、アミン基（−ＮＨＸ）、スルホン基（−ＳＨ）などに置換されて親水性に改質されたパラフィン化合物を含むことができる。また、本発明の相変化溶媒は、水和塩化合物によって加工された化合物を含むことができる。さらに、本発明の相変化溶媒は、分子量１０００以上の高粘性のエチレン化合物あるいはエチレン基を含む物質であって、低温では高分子物質としての高粘性を呈するが、高温（摂氏４０度以上）では相対的に低粘性を呈し、温度の上昇に応じて特定の溶質に対する溶解度が増加する物質を含むこともできる。
【００５２】
また、本発明の一実施形態によれば、本発明の硬化性溶媒は、紫外線、可視光線などの光を照射するか、または温度を変化させたときに、化学的変化過程を伴う硬化性物質を含むことができる。例えば、本発明の硬化性溶媒は、炭素二重結合を含むアクリレート接着剤（Acrylate adhesive）、アクリレートモノマー（Acrylate monomer）、アクリレートモノマーラジカル（Acrylate monomer radical）などを含むことができる。さらに、本発明の硬化性溶媒は、エーテル結合を含むエポキシ樹脂（Epoxy resin）を含むことができる。また、本発明の硬化性溶媒は、ウレタン結合を含むポリウレタン接着剤（Polyurethane adhesive）、ウレタンモノマー（Urethane monomer）などを含むこともできる。
【００５３】
一方、本発明の一実施形態によれば、本発明の媒体は、電圧に応じて粘度が変化する電気粘性流体を含むことができる。ここで、電気粘性流体（Electrorheological Fluid：ＥＲＦ）は、一般的に、絶縁性の流体中に分極性の強い微粒子が分散している懸濁液（suspension）であって、外部から強い電場が印加されると、そのレオロジー的力学的特性が変化する流体をいう。電気粘性流体を用いると、付加的な運動装置を備えることなく単に電場のみを印加することにより、媒体中の粒子の運動を制御可能なため、表示装置設計の単純化を図ることができる。そして、従来のニュートン流体（Newtonian Fluid）とは異なり、電場が印加された状態の電気粘性流体中では、分散した粒子が電場の方向に沿って鎖状の構造で配列されるため、その粘度が急激に増加するビンガム（Bingham）塑性流体の挙動を示すが、このような電気粘性流体は、電場に応じた流体の粘度調整を可能にするものである。特に、本発明の一実施形態によれば、磁場によって粒子間の間隔が調整可能な磁性粒子を電気粘性流体中に分散させた後、外部から電場を印加すると、電気粘性流体の粘度が急激に増加することにより、磁場によって一定に制御された磁性粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。
【００５４】
また、本発明の一実施形態によれば、本発明の媒体は、磁場に応じて粘度が変化する磁気粘性流体を含むことができる。ここで、磁気粘性流体（Magnetorheological Fluid：ＭＲＦ）は、一般的に、非磁性体の流体中に磁気分極性の強い微粒子が分散している懸濁液（suspension）であって、外部から強い磁場が印加されると、そのレオロジー的力学的特性が変化する流体をいう。磁気粘性流体を用いると、付加的な運動装置を備えることなく単に磁場のみを印加することにより、媒体中の粒子の運動を制御可能なため、表示装置設計の単純化を図ることができる。そして、磁気粘性流体は、磁場に対する速やかな応答性とレオロジー効果の可逆性を有する。特に、本発明の一実施形態によれば、電場によって粒子間の間隔が調整可能な電荷を有する粒子を磁気粘性流体中に分散させた後、外部から磁場を印加すると、磁気粘性流体の粘度が急激に増加することにより、電場によって一定に制御された粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。
【００５５】
一方、本発明の一実施形態によれば、本発明の媒体は、圧電特性を有する物質を含むことができる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、外部電圧が印加されて媒体に含まれた圧電特性物質の体積が変化することにより、粒子の移動を直接的または間接的に制限することができ、これにより、電場または磁場によって一定に制御された粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。また、本発明の一実施形態によれば、外部から圧力などの力学的エネルギーが印加されて媒体に含まれた圧電特性物質の電気的特性が変化することにより、粒子の移動を直接的または間接的に制限することができ、これにより、電場または磁場によって一定に制御された粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。
【００５６】
また、より具体的には、本発明の一実施形態によれば、本発明の媒体は、化学的反応に応じてゾルからゲルにまたはゲルからゾルに相変化する物質を含むことができる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、ゾル−ゲル相変化物質を含有している媒体中に、相変化を生じさせる誘導物質を注入して、溶媒をゾル−ゲル相変化させることにより、電場または磁場によって一定に制御された粒子間の間隔を効果的に固定または維持することができる。
【００５７】
ただし、本発明にかかる媒体は、前記列挙したものに限定されず、本発明の目的を達成できる範囲内で、すなわち、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーを印加することにより、あるいは前記エネルギーの印加を停止することにより、媒体の流動性が変化できる範囲内で適切に変更可能である。
【００５８】
一方、以下では、媒体の状態を変化させるために熱エネルギーまたは光エネルギーを用いる実施形態について主に説明しているが、エネルギーの種類が熱エネルギーまたは光エネルギーに限定されるべきではなく、本発明にかかるエネルギーは、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学的エネルギーなどの、媒体の流動性を変化させることができるすべての種類のエネルギーを含む概念であることを理解されたい。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、流動的な状態の媒体中に分散しているコロイド粒子に対して磁場または電場を印加し、コロイド粒子間の間隔を制御した後、媒体に対してエネルギーを印加することにより、あるいは媒体に対するエネルギーの印加を停止することにより、媒体の状態を流動的な状態（例えば、液体状態）から不動的な状態（例えば、固体状態）に変化させることができ、これにより、前記不動的な状態に変化した媒体内において前記制御されたコロイド粒子間の間隔を固定することができる。また、本発明の一実施形態によれば、媒体媒体に対してエネルギーを印加することにより、あるいは媒体に対するエネルギーの印加を停止することにより、媒体の状態を不動的な状態から流動的な状態に変化させることもでき、これにより、媒体内においてコロイド粒子間の間隔の固定された状態を解除することができる。
【００６０】
つまり、媒体内においてコロイド粒子が一定の間隔で配列されたまま固定することにより、コロイド粒子から反射される光の波長を一定に維持することができる。また、媒体内においてコロイド粒子が一定の間隔で配列されたまま固定されている状態を解除することにより、コロイド粒子間の間隔が電場または磁場によって再度制御可能な状態に戻すこともできる。
【００６１】
図３は、本発明の一実施形態にかかり、粒子を分散状態で含有している媒体（粒子含有媒体）の構成を例示的に示す図である。参照として、図３は、媒体の断面を電子顕微鏡で撮影した写真である。
【００６２】
図３を参照すると、コロイド粒子を媒体中に均一に混合することができ、これにより、コロイド粒子は、媒体中に分散して存在することができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体は、紫外線硬化性物質を含むことができる。図３において、媒体中に分散して含まれているコロイド粒子は、電場または磁場によって一定の間隔をおいて配列可能であり、このとき、紫外線を印加すると、紫外線硬化性物質を含む媒体が硬化し、電場または磁場によって一定の間隔をおいて配列されたコロイド粒子の位置がそのまま固定可能であり、これにより、電場または磁場の印加を停止した後も、コロイド粒子の配列から発現される構造色が維持できるようになる。
【００６３】
図４は、本発明の一実施形態にかかり、粒子を分散状態で含有している媒体の構成を例示的に示す図である。参照として、図４は、媒体の断面を電子顕微鏡で撮影した写真である。
【００６４】
図４を参照すると、コロイド粒子を媒体中に均一に混合することができ、これにより、コロイド粒子は、媒体中に分散して存在することができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体は、紫外線硬化性物質を含むことができる。図４において、媒体中に分散して含まれているコロイド粒子は、上部および下部電極によって印加される電場によって一定の間隔をおいて配列可能であり、このとき、紫外線を印加すると、紫外線硬化性物質を含む媒体が硬化し、電場によって一定の間隔をおいて配列されたコロイド粒子の位置がそのまま固定可能であり、これにより、電場の印加を停止した後も、コロイド粒子の配列から発現される構造色が維持できるようになる。より具体的には、図４の実施形態では、負電荷を有するコロイド粒子が、媒体中における（＋）電極および（−）電極（すなわち、それぞれ上部および下部電極）の間に分散状態で存在しており、上部および下部電極によって印加される電場によってコロイド粒子が（＋）電極の上部電極側に移動して一定の間隔をおいて規則的に配列され（図４（ａ）参照）、（−）電極の下部電極側には少数のコロイド粒子のみが散在していることを確認することができる（図４（ｂ）参照）。
【００６５】
以下の実施形態において、場合によって、本発明にかかる媒体が相変化溶媒および硬化性溶媒のうちのいずれか１つであると想定して説明されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、後述するすべての実施形態においては、本発明の目的を達成できる範囲内で相変化溶媒および硬化性溶媒がすべて本発明にかかる媒体として採用可能であることが考慮されなければならない。
【００６６】
また、以下の実施形態において、本発明にかかる粒子がコロイド粒子であるとして限定的に説明されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、後述するすべての実施形態において、本発明の目的を達成できる範囲内で、コロイド粒子でない他の種類の粒子も、本発明にかかる粒子として採用可能であることが考慮されなければならない。
【００６７】
図５は、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【００６８】
図５を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体５００は、コロイド粒子５１０と、コロイド粒子５１０を分散状態で含有している媒体（粒子含有媒体）５２０と、基板５３０とを含むことができる。ここで、媒体５２０は、エネルギーが印加されることによって非可逆的に硬化する物質を含むことができる。例えば、媒体５２０は、紫外線を照射することによって（光エネルギーを印加することによって）強固に硬化する物質を含むことができ、上述した硬化性溶媒が該当する。
【００６９】
以下、図５を参照して、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体５００上に安定した構造色を実現する過程を説明する。
【００７０】
まず、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子５１０は、流動的な状態の媒体５２０中に任意に分散したまま、電場や磁場などの外部刺激によって自由に動けるように構成することができる（ステップ（ａ））。次に、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子５１０に対して電場または磁場を印加することによってコロイド粒子５１０間の間隔が一定になるように制御することができる（ステップ（ｂ））。次に、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子５１０間の間隔が一定に制御された状態で、媒体５２０に対して熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーを印加することによって媒体５２０を固定的な状態（例えば、硬化した状態）に変化させることにより、間隔が一定に制御されたコロイド粒子５１０が媒体５２０内で固定されるようにすることができる（ステップ（ｃ））。
【００７１】
したがって、本発明の一実施形態によれば、印刷媒体５００に対して粒子間隔制御のための電場または磁場を印加し続けなくても、印刷媒体５００上の特定の領域に、特定の波長の光を反射する光結晶性を安定して実現できるようになる。
【００７２】
図６は、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【００７３】
図６を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体６００は、コロイド粒子６１０と、コロイド粒子６１０を分散状態で含有している媒体６２０と、基板６３０とを含むことができる。ここで、媒体６２０は、可逆的に相変化する物質を含むことができる。例えば、媒体６２０は、温度を変化させることによって（熱エネルギーを印加することによって、または熱エネルギーの印加を停止することによって）固体状態から液体状態に相変化した後、再度固体状態に相変化可能な物質や、電場または磁場に応じて媒体の粘度が変化する電気粘性または磁気粘性物質を含むことができる。
【００７４】
以下、図６を参照して、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体６００上に安定した構造色を実現する過程を説明する。
【００７５】
まず、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子６１０は、固定的な状態（例えば、固体やゲルなどの状態）の媒体６２０内に任意に分散したまま、電場や磁場などの外部刺激によって動かないように構成できる（ステップ（ａ））。次に、本発明の一実施形態によれば、媒体６２０に対して熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーを印加して媒体６２０を流動的な状態（例えば、液体、ゾルなどの状態）に相変化させることにより、媒体６２０内に分散して含まれているコロイド粒子６１０が電場、磁場などの外部刺激によって動ける状態にすることができる（ステップ（ｂ））。次に、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子６１０に対して電場または磁場を印加することによってコロイド粒子６１０間の間隔が一定になるように制御することができる（ステップ（ｃ））。次に、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子６１０間の間隔が一定に制御された状態で、媒体６２０に対する、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなどのエネルギーの印加を停止して媒体６２０を固定的な状態に相変化させることにより、間隔が一定に制御されたコロイド粒子６１０が媒体６２０内で固定されるようにすることができる（ステップ（ｄ））。
【００７６】
したがって、本発明の一実施形態によれば、印刷媒体５００に対して粒子間隔制御のための電場または磁場を印加し続けなくても、印刷媒体５００上の特定の領域に、特定の波長の光を反射する光結晶性を安定して実現できるようになる。また、本発明の一実施形態によれば、媒体として、可逆的に相変化する物質を使用することにより、書き消しを繰り返し行うことができる書き換え可能な（rewritable）印刷媒体を実現することができる。
【００７７】
一方、本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子を分散状態で含有している媒体は、光透過性材料からなる多様な種類のカプセルによってカプセル化されてもよい。
【００７８】
図７は、本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含有している媒体を光透過性材料内に散在させた構成（水滴（droplet）型カプセル）を例示的に示す図である。
【００７９】
図７を参照すると、本発明の一実施形態にかかり、印刷媒体７００に含まれる粒子は、媒体内において分散状態（すなわち、コロイド状態）で、光透過性材料からなる物質７３０内に散在することができる。より具体的には、電場などの外部刺激に対して流動的でない光透過性材料７３０内に、所定量のコロイド粒子を含有している粒子含有媒体を水滴（droplet）形態で散在して分布させることにより、印刷媒体７００に含まれるコロイド粒子を互いに離間させることができる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、光透過性材料７３０内に、コロイド粒子が分散した媒体を散在して分布させることにより、互いに異なる媒体領域７１０、７２０に含まれるコロイド粒子の間に、混入などの直接的な干渉が発生することを防止することができ、あわせて、印刷媒体７００に含まれるコロイド粒子間の間隔をより独立して制御することができる。
【００８０】
続いて、図７を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体７００は、光透過性材料７３０内に含まれる複数の媒体領域７１０、７２０を含むことができる。より具体的には、第１の磁場が印加される第１の媒体領域７１０に含まれるコロイド粒子間の間隔と、第２の磁場が印加される第２の媒体領域７２０に含まれるコロイド粒子間の間隔とは互いに独立して制御可能であり、これにより、第１の媒体領域７１０と第２の媒体領域７２０とは互いに異なる波長の光を反射する。
【００８１】
図８および図９は、本発明の一実施形態にかかり、光透過性材料内に散在したコロイド粒子の実際的な例を示す図である。参照として、図８および図９は、図７で述べた印刷媒体７００の断面を電子顕微鏡で撮影した写真である。
【００８２】
図８および図９を参照すると、本発明の一実施形態にかかり、電場や磁場などの外部刺激に対して流動的でない固体（solid）またはゲル（gel）状態の光透過性材料からなる物質９３０内に散在している媒体９２０内に分散しているコロイド粒子９１０を確認することができる。より具体的には、本発明の一実施形態によれば、電荷または磁性を有するコロイド粒子９１０が分散しているエマルジョン状態の媒体９２０を生成し、これを水滴（droplet）形態で製造して光透過性材料９３０内に均一に混合させることができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子９１０は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体９２０は、紫外線硬化性物質であり得、光透過性材料９３０は、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）であり得る。
【００８３】
一方、図１０は、本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含有している媒体を光透過性材料と混合してカプセル化した構成（スポンジ（sponge）型カプセル）を例示的に示す図である。
【００８４】
図１０を参照すると、本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子１０１０を分散状態で含有している媒体１０２０を、光透過性材料１０３０からなるカプセル（例えば、球型カプセル）内に散在させることができる。より具体的には、本発明の一実施形態によれば、電荷または磁性を有するコロイド粒子１０１０が分散しているエマルジョン状態の媒体１０２０を生成し、これを光透過性材料１０３０と均一に混合すると、コロイド粒子１０１０が分散している媒体１０２０を含むカプセル（スポンジ（sponge）型カプセル）を製造することができる。
【００８５】
図１１は、本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が散在しているカプセルの実際的な例を示す図である。図１１を参照すると、電場または磁場が印加されていない場合（（ａ）の場合）には、カプセル内に存在するコロイド粒子１０１０が自由に散在しており、電場または磁場が印加された場合（（ｂ）の場合）には、カプセル内に存在するコロイド粒子１０１０が一定の間隔で配列され、特定の波長の光を反射させることを確認することができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体は、紫外線硬化性物質であり得、光透過性材料は、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）からなり得る。
【００８６】
一方、図１２は、本発明の一実施形態にかかり、コロイド粒子を含む媒体を光透過性材料からなるカプセル膜でコーティングしてカプセル化した構成（シェル（shell）型カプセル）を例示的に示す図である。
【００８７】
図１２を参照すると、電荷または磁性を有するコロイド粒子１２１０が分散しているエマルジョン状態の媒体１２２０を生成し、これを光透過性材料からなるカプセル膜１２３０でコーティングしてカプセルを製造することができる（シェル（shell）型カプセル）。
【００８８】
図１３および図１４は、本発明の一実施形態にかかるコロイド粒子を含む媒体が含まれているカプセルの実際的な例を示す図である。
【００８９】
図１３を参照すると、コロイド粒子を含有している媒体がカプセル膜で取り囲まれており、複数のカプセルにカプセル化されていることを確認することができる。また、図１４を参照すると、図１４は、本発明の一実施形態にかかるカプセルをさらに拡大して示す図であって、カプセル膜１４２０内にコロイド粒子１４１０が含まれていることをより明確に確認することができる。本発明の一実施形態によれば、コロイド粒子は、電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタであり得、媒体は、紫外線硬化性物質であり得、カプセル膜は、光透過性材料であるＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）からなり得る。
【００９０】
このように、本発明の一実施形態によって媒体をカプセル化することにより、互いに異なるカプセルに含まれているコロイド粒子の間に混入などの直接的な干渉が発生することを防止することができ、印刷媒体に含まれるコロイド粒子間の間隔を各カプセルごとに独立して制御することができ、これにより、印刷媒体上でより精密な構造色を表現することができる。また、本発明の一実施形態によって媒体をカプセル化することにより、印刷媒体の一部の領域が損傷しても、印刷媒体の残りの領域が正常に動作することができ、その損傷した領域に対してのみ部分的に処置して損傷した領域を回復させることができるため、印刷媒体の維持および補修を容易にする効果が達成される。
【００９１】
一方、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体は、コロイド粒子を分散状態で含有している媒体上に形成され、媒体および媒体中に分散しているコロイド粒子を外部環境から隔離する保護部材を含むことができる。
【００９２】
図１５は、本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体の構成を例示的に示す図である。
【００９３】
図１５を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体１５００は、コロイド粒子を分散状態で含有している媒体１５１０、１５２０が散在している光透過性材料１５３０上に形成され、媒体１５１０、１５２０および媒体中に分散しているコロイド粒子を外部環境から隔離する保護部材１５５０を含むことができる。
【００９４】
より具体的には、本発明の一実施形態にかかる保護部材１５５０は、媒体１５１０、１５２０を空気、水などの外部環境から隔離する機能を果たし、これにより、固定的な状態（例えば、固体状態、硬化した状態など）の媒体内に存在するコロイド粒子間の間隔を、外部環境からの影響を受けることなく一定に維持できるようになる。本発明の一実施形態にかかる保護部材１５５０には、光透過性ポリマー物質などを含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内で適切に変更可能である。
【００９５】
図１６は、本発明の一実施形態にかかり、印刷媒体上に多様な情報の表示を実現する実施形態を示す図である。参照として、図１１の実施形態において、コロイド粒子として、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタが使用され、媒体としては、紫外線の照射によって硬化する物質が使用された。図１６を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷媒体は、印加される電場または磁場に応じて多様なパターンの構造色を実現可能であることを確認することができる。
【００９６】
図１７および図１８は、本発明の一実施形態にかかり、保護部材を含む印刷媒体と、保護部材を含まない印刷媒体とを比較して実験した結果を示す図である。参照として、図１７および図１８の実施形態において、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）電荷層がコーティングされた酸化鉄（ＦｅＯＸ）クラスタが使用され、媒体としては、温度の変化に応じて相変化する物質が使用され、保護部材としては、光透過性ポリマーフィルムが使用された。
【００９７】
まず、図１７は、本発明の一実施形態にかかる保護部材を含む印刷媒体１７１０および保護部材を含まない印刷媒体１７２０にそれぞれ磁場を印加して特定のパターンの構造色を実現し、それぞれエネルギーを減じて、前記実現された構造色を固定させた直後の様子を示す。図１７を参照すると、構造色が実現および固定された直後には、保護部材を含む印刷媒体１７１０および保護部材を含まない印刷媒体１７２０において、いずれも構造色が正常に維持されていることを確認することができる。
【００９８】
次に、図１８は、本発明の一実施形態にかかる保護部材を含む印刷媒体１８１０および保護部材を含まない印刷媒体１８２０にそれぞれ構造色を実現して固定させた後、４８時間経過した時点の様子を示す。図１８を参照すると、保護部材を含む印刷媒体１８１０の場合、最初に実現された構造色が比較的正常に維持されているのに対し、保護部材を含まない印刷媒体１８２０の場合には、最初に実現された構造色が維持されずに何ら構造色を呈していないことを確認することができる。
【００９９】
以上で説明したように、本発明の一実施形態にかかる保護部材は、粒子が分散された媒体を外部環境から隔離することにより、時間が経過しても粒子間の間隔が一定に維持されるようにする機能を果たすことができる。
【０１００】
一方、本発明の一実施形態によれば、印刷媒体は、電場または磁場を印加するための手段である所定の電極または磁極を、印刷媒体の片面または両面に含むことができる。特に、保護部材を含む印刷媒体の場合には、媒体を外部環境から隔離する機能および電場または磁場を印加する機能を同時に果たす保護部材を含むことができ、そのような場合、例えば、保護部材は、光透過性電極材料であるインジウムスズ酸化物（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）を含むことができる。
【０１０１】
一方、図１９は、本発明の一実施形態にかかる印刷装置の構成を例示的に示す図である。図１９を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷装置１９００は、印刷対象物１９５０に対してコロイド粒子を含有している媒体（粒子含有媒体）１９６０を噴射する際に、噴射される媒体１９６０に対して磁場、電場などの外部刺激を印加してコロイド粒子間の間隔を制御することができ、噴射される媒体１９６０に対してエネルギーを印加するかあるいは前記媒体に対するエネルギーの印加を停止して媒体１９６０を固定的な状態に変化させることにより、媒体１９６０内に含まれているコロイド粒子間の間隔が前記制御された状態で固定されるようにすることができ、これにより、印刷対象物１９５０上に吸着された媒体１９６０が特定の波長の光を安定して反射するようにすることができる。
【０１０２】
図１９を参照すると、本発明の一実施形態にかかる印刷装置１９００は、貯蔵部１９１０と、噴射部１９２０と、電磁場生成部１９３０と、エネルギー生成部１９４０と、制御部（図示せず）とを含むことができる。
【０１０３】
また、本発明の一実施形態にかかる貯蔵部１９１０は、電荷を有するコロイド粒子を分散状態で含有している媒体を貯蔵することができる。
【０１０４】
さらに、本発明の一実施形態にかかる噴射部１９２０は、コロイド粒子を含む媒体１９６０を、印刷対象物１９５０に対して水滴（droplet）形態で噴射することができる。
【０１０５】
また、本発明の一実施形態にかかる電磁場生成部１９３０は、噴射される媒体１９６０に対して電場または磁場を印加することによって、媒体１９６０中に含まれているコロイド粒子間の間隔を制御することができる。
【０１０６】
さらに、本発明の一実施形態にかかるエネルギー生成部１９４０は、噴射される媒体１９６０に対してエネルギー（例えば、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、化学エネルギーなど）を印加するかまたは前記エネルギーの印加を停止することによって媒体１９６０を固定的な状態（例えば、固体状態、硬化した状態など）に変化させ、これにより、媒体１９６０内に含まれているコロイド粒子間の間隔を、電磁場生成部１９３０によって制御された状態で固定することができる。
【０１０７】
最後に、本発明の一実施形態にかかる制御部（図示せず）は、印刷対象物１９５０上の状況に応じて特定の領域に特定の構造色を正確に実現できるようにするために、貯蔵部１９１０、噴射部１９２０、電磁場生成部１９３０、およびエネルギー生成部１９４０の各機能を制御することができる。
【０１０８】
一方、図２０は、本発明の他の実施形態にかかる印刷装置２０００の構成を例示的に示す図である。図２０を参照すると、本発明の他の実施形態にかかる印刷装置２０００は、貯蔵部２０１０と、噴射部２０２０と、電磁場生成部２０３０と、エネルギー生成部２０４０と、制御部（図示せず）とを含むことができる。特に、本発明の他の実施形態にかかる印刷装置２０００の電磁場生成部２０３０およびエネルギー生成部２０４０は、印刷対象物２０５０の下側に設置可能である。
【０１０９】
まず、本発明の他の実施形態にかかる噴射部２０２０は、コロイド粒子を含む媒体２０６０を、印刷対象物２０５０に対して水滴（droplet）形態で噴射することができる。
【０１１０】
また、本発明の他の実施形態にかかる電磁場生成部２０３０は、噴射部２０２０によって噴射され印刷対象物２０５０上に付着した媒体２０６０に対して電場または磁場を印加することによって、媒体２０６０中に含まれているコロイド粒子間の間隔を制御することができる。
【０１１１】
さらに、本発明の他の実施形態にかかるエネルギー生成部２０４０は、噴射部２０２０によって噴射され印刷対象物２０５０上に付着した媒体２０６０に対してエネルギーを印加するかまたは前記エネルギーの印加を停止することによって媒体２０６０を固定的な状態（例えば、固体状態、硬化した状態など）に変化させ、これにより、媒体２０６０中に含まれているコロイド粒子間の間隔を、電磁場生成部２０３０によって制御された状態で固定することができる。
【０１１２】
図２０に示す印刷装置２０００のその他の構成は、図１９に示す印刷装置１９００と同一または類似するため、これに関する詳細な説明は省略する。
【０１１３】
以上で説明したように、本発明にかかる印刷装置によれば、従来は多様な色を表現するのに使用されていた複数種類の色素物質（例えば、インク、トナーなど）を用いなくても、１種類の物質のみを用いて印刷対象物上にフルカラーの情報を印刷することができる。
【０１１４】
以上のように、本発明では、具体的な構成要素などのような特定の事項と限定された実施形態および図面によって説明されたが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、かかる記載から多様な修正および変形が可能である。
【０１１５】
したがって、本発明の思想は、説明された実施形態に限られて定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等または等価的変形があるすべてのものは、本発明の思想の範疇に属するとみなすべきである。
【符号の説明】
【０１１６】
１１０、５１０、６１０、９１０、１０１０、１２１０、１４１０：コロイド粒子
１１２：クラスタ
１１４：電荷層
１２０、５２０、６２０、９２０、１０２０、１２２０、１４２０、１５１０、１５２０：媒体
５００、６００、７００、１５００：印刷媒体
５３０、６３０、７４０、１５４０：基板
７１０、７２０：第１の媒体領域、第２の媒体領域
７３０、９３０、１５３０：光透過性材料
１０３０：光透過性材料
１１１０：カプセル
１２３０、１４２０：カプセル膜
１５５０：保護部材
１７１０、１８１０：保護部材を含む印刷媒体
１７２０、１８２０：保護部材を含まない印刷媒体
１９００、２０００：印刷装置
１９１０、２０１０：貯蔵部
１９２０、２０２０：噴射部
１９３０、２０３０：電磁場生成部
１９４０、２０４０：エネルギー生成部
１９５０、２０５０：印刷対象物
１９６０、２０６０：噴射された媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光結晶性を利用した印刷媒体であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を含み、
前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、その後、前記粒子含有媒体に対してエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項２】
光結晶性を利用した印刷媒体であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を含み、
前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つと或るエネルギーとを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、その後、前記粒子含有媒体に対する前記エネルギーの印加を停止することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子含有媒体が、可逆的に相変化可能な物質、可逆的に粘度変化可能な物質、および非可逆的に硬化可能な物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項４】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記エネルギーが、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項５】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記電場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項６】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記磁場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項７】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子自体が電荷を有するか、あるいは前記粒子の性質を任意に変化させることによって前記粒子が電荷を有するようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項８】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つの成分を含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項９】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子含有媒体に対してエネルギーを印加することによって、前記粒子間の間隔が固定された状態を解除するようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
光透過性材料をさらに含み、
前記光透過性材料内に前記粒子含有媒体が散在するように構成したことを特徴とする印刷媒体。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子含有媒体上に形成され、前記粒子含有媒体を外部環境から隔離する保護部材をさらに含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項１２】
光結晶性を利用した印刷方法であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を噴射するステップと、
前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔を制御するステップと、
前記粒子含有媒体に対してエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔を固定するステップとを含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項１３】
光結晶性を利用した印刷方法であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を噴射するステップと、
前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つと或るエネルギーとを印加することによって前記粒子間の間隔を制御するステップと、
前記粒子含有媒体に対する前記エネルギーの印加を停止することによって前記粒子間の間隔を固定するステップとを含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記粒子含有媒体が、可逆的に相変化可能な物質、可逆的に粘度変化可能な物質、および非可逆的に硬化可能な物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項１５】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記エネルギーが、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項１６】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記電場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項１７】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記磁場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項１８】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記粒子自体が電荷を有するか、あるいは前記粒子の性質を任意に変化させることによって前記粒子が電荷を有するようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項１９】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記粒子が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つの成分を含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項２０】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
印刷対象物上に付着させた前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加するようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項２１】
光結晶性を利用した印刷装置であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を噴射する噴射部と、
前記粒子含有媒体に対して印加される電場および磁場のうちの少なくとも１つを生成する電磁場生成部と、
前記粒子含有媒体に対して印加されるエネルギーを生成するエネルギー生成部とを含み、
前記粒子含有媒体に対して前記電磁場生成部で生成された電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、その後、前記粒子含有媒体に対して前記エネルギー生成部で生成されたエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２２】
光結晶性を利用した印刷装置であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を噴射する噴射部と、
前記粒子含有媒体に対して印加される電場および磁場のうちの少なくとも１つを生成する電磁場生成部と、
前記粒子含有媒体に対して印加されるエネルギーを生成するエネルギー生成部とを含み、
前記粒子含有媒体に対して前記電磁場生成部で生成された電場および磁場のうちの少なくとも１つと前記エネルギー生成部で生成されたエネルギーとを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、その後、前記粒子含有媒体に対する前記エネルギーの印加を停止することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載の印刷装置であって、
前記エネルギー生成部が、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを生成することを特徴とする印刷装置。
【請求項２４】
請求項２１または２２に記載の印刷装置であって、
前記電磁場生成部で生成される電場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２５】
請求項２１または２２に記載の印刷装置であって、
前記電磁場生成部で生成される磁場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２６】
請求項２１または２２に記載の印刷装置であって、
印刷対象物上に付着させた前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印可するようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項１】
光結晶性を利用した印刷媒体であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を含み、
前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、その後、前記粒子含有媒体に対してエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項２】
光結晶性を利用した印刷媒体であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を含み、
前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つと或るエネルギーとを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、その後、前記粒子含有媒体に対する前記エネルギーの印加を停止することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子含有媒体が、可逆的に相変化可能な物質、可逆的に粘度変化可能な物質、および非可逆的に硬化可能な物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項４】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記エネルギーが、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項５】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記電場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項６】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記磁場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項７】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子自体が電荷を有するか、あるいは前記粒子の性質を任意に変化させることによって前記粒子が電荷を有するようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項８】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つの成分を含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項９】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子含有媒体に対してエネルギーを印加することによって、前記粒子間の間隔が固定された状態を解除するようにしたことを特徴とする印刷媒体。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
光透過性材料をさらに含み、
前記光透過性材料内に前記粒子含有媒体が散在するように構成したことを特徴とする印刷媒体。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の印刷媒体であって、
前記粒子含有媒体上に形成され、前記粒子含有媒体を外部環境から隔離する保護部材をさらに含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項１２】
光結晶性を利用した印刷方法であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を噴射するステップと、
前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔を制御するステップと、
前記粒子含有媒体に対してエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔を固定するステップとを含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項１３】
光結晶性を利用した印刷方法であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を噴射するステップと、
前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つと或るエネルギーとを印加することによって前記粒子間の間隔を制御するステップと、
前記粒子含有媒体に対する前記エネルギーの印加を停止することによって前記粒子間の間隔を固定するステップとを含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記粒子含有媒体が、可逆的に相変化可能な物質、可逆的に粘度変化可能な物質、および非可逆的に硬化可能な物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項１５】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記エネルギーが、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項１６】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記電場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項１７】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記磁場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項１８】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記粒子自体が電荷を有するか、あるいは前記粒子の性質を任意に変化させることによって前記粒子が電荷を有するようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項１９】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
前記粒子が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つの成分を含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項２０】
請求項１２または１３に記載の印刷方法であって、
印刷対象物上に付着させた前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加するようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項２１】
光結晶性を利用した印刷装置であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を噴射する噴射部と、
前記粒子含有媒体に対して印加される電場および磁場のうちの少なくとも１つを生成する電磁場生成部と、
前記粒子含有媒体に対して印加されるエネルギーを生成するエネルギー生成部とを含み、
前記粒子含有媒体に対して前記電磁場生成部で生成された電場および磁場のうちの少なくとも１つを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、その後、前記粒子含有媒体に対して前記エネルギー生成部で生成されたエネルギーを印加することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２２】
光結晶性を利用した印刷装置であって、
電荷を有する複数の粒子を分散状態で含有している粒子含有媒体を噴射する噴射部と、
前記粒子含有媒体に対して印加される電場および磁場のうちの少なくとも１つを生成する電磁場生成部と、
前記粒子含有媒体に対して印加されるエネルギーを生成するエネルギー生成部とを含み、
前記粒子含有媒体に対して前記電磁場生成部で生成された電場および磁場のうちの少なくとも１つと前記エネルギー生成部で生成されたエネルギーとを印加することによって前記粒子間の間隔を制御し、その後、前記粒子含有媒体に対する前記エネルギーの印加を停止することによって前記粒子間の間隔を固定するようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載の印刷装置であって、
前記エネルギー生成部が、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、力学的エネルギー、および化学的エネルギーのうちの少なくとも１つを生成することを特徴とする印刷装置。
【請求項２４】
請求項２１または２２に記載の印刷装置であって、
前記電磁場生成部で生成される電場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２５】
請求項２１または２２に記載の印刷装置であって、
前記電磁場生成部で生成される磁場の強度または方向のうちの少なくとも１つの変化に応じて前記粒子間の間隔を変化させ、前記間隔の変化に応じて前記粒子から反射される光の波長を変化させるようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２６】
請求項２１または２２に記載の印刷装置であって、
印刷対象物上に付着させた前記粒子含有媒体に対して電場および磁場のうちの少なくとも１つを印可するようにしたことを特徴とする印刷装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１２】
【図１５】
【図１９】
【図２０】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１２】
【図１５】
【図１９】
【図２０】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２０１３−５０１２５７（Ｐ２０１３−５０１２５７Ａ）
【公表日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２３５６６（Ｐ２０１２−５２３５６６）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００５１３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１６６８１
【国際公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５１１２５９３６０）ナノブリック カンパニー リミテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００５１３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１６６８１
【国際公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５１１２５９３６０）ナノブリック カンパニー リミテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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