(57)【要約】【課題】  管理用タイマー素子及び管理用タイマー素子を付着した物品に関し、簡単な構成により電源や特別な現象を必要とすることなく、管理対象が限られないパッシブ型の管理用タイマー素子を実現する。【解決手段】  基板の上に設けた酸化により変色する金属微粒子と結着樹脂とを有する変色層の少なくとも主表面を覆う酸素透過性樹脂膜を設ける。【選択図】          図１
2010101825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に設けた酸化により変色する金属微粒子と結着樹脂とを有する変色層と、
前記変色層の少なくとも主表面を覆う酸素透過性樹脂膜と
を有する管理用タイマー素子。
【請求項２】
前記金属微粒子が、銀、亜鉛、銅、鉄、或いはその合金のいずれかからなる微粒子である請求項１に記載の管理用タイマー素子。
【請求項３】
前記酸素透過性樹脂膜の表面或いは裏面の少なくとも一方に、前記酸素透過性樹脂膜より酸素透過率の低い物質からなる酸素制限層を所定の表示を行うパターンとして設けた請求項１または２に記載の管理用タイマー素子。
【請求項４】
前記変色層の経時的な変色度合い示す色見本を、前記変色層の近傍に配置した請求項１乃至３のいずれか１項に記載の管理用タイマー素子。
【請求項５】
前記酸素透過性樹脂膜が、フッ素樹脂膜、シリコーン樹脂膜、或いは、含塩素樹脂のいずれかからなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の管理用タイマー素子。
【請求項６】
基板の上に設けた酸化により変色する金属微粒子と結着樹脂とを有する変色層と、前記変色層の少なくとも主表面を覆う酸素透過性樹脂膜とを有する管理用タイマー素子を付着した物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管理用タイマー素子及び管理用タイマー素子を付着した物品に関するものであり、例えば、電子機器に使用されるバッテリやセンサ類など、一般的に使用寿命が比較的短いデバイスの使用期限管理を容易にするための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯情報機器は、小型化、軽量化、高速化、高機能化などが一段と進んでいる。
また、情報機器装置の発展に伴い、その電源となる電池も小型・軽量・高容量化が着実に進んできた。
【０００３】
現在、携帯電話装置や携帯型コンピュータシステム（ノートＰＣ）など携帯情報機器における最も一般的な駆動電源はリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は実用化当初から高い駆動電圧と電池容量を持ち、携帯電話装置の進歩に合わせるように性能改善が図られてきた。特に最近では、１本当たりの体積エネルギー密度が５００Ｗｈ／Ｌを超える極めて高エネルギーな電池も出現している。
【０００４】
このような状況の中、電池の発煙や発火などの事故も増加傾向にある。その原因は多岐にわたるが、製造後長い時間が経過した古い電池で障害が起きる可能性がある。このため、製造後あるいは使用開始後、ある一定期間が経過した電池は使わないほうがより安全である。
【０００５】
時間管理の手法としては、例えば、電池パックの中に電子タイマー素子を組み込み、電気的に時間を計測し、一定時間経過後はその情報を使用機器経由で使用者に通知する仕組みが考えられる。
【０００６】
或いは、電池から発生する水素ガスの還元作用によって酸化パラジウムを還元させて発色させ、その発色状態により二次電池の寿命を表示することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−３３９８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この方法では専用の電子タイマー素子を製造し実装するコストや、その信号を受けるための別の電子回路、および信号を解釈して使用者に表示するためのソフト開発のコストなどが必要で、機器全体のコストアップにつながるという問題がある。
【０００８】
また、この方法では、各種センサー類やプリンタ用インクカートリッジなど、製造後の時間管理が望ましいが、自身では電源を有していない機器やデバイスなどには適用できないという問題がある。
【０００９】
また、上記の特許文献１においては電池における水素ガスの発生を必須の構成としているので、用途が非常に限定されたものとなり、一般的な物品の時間管理には適用できないという問題がある。
【００１０】
したがって、本発明は、簡単な構成により電源や特別な現象を必要とすることなく、管理対象が限られないパッシブ型の管理用タイマー素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点からは、基板の上に設けた酸化により変色する金属微粒子と結着樹脂とを有する変色層と、前記変色層の少なくとも主表面を覆う酸素透過性樹脂膜とを有する管理用タイマー素子が提供される。
【００１２】
また、本発明の別の観点からは、上述の管理用タイマー素子を付着した物品が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
開示の管理用タイマー素子によれば、極めて簡便な製造工程により、管理用タイマー素子を得ることが可能である。また、この管理用タイマー素子の時間経過に伴う変色は明瞭で、この管理用タイマー素子を装着した物品、特に、電子機器などの使用者は、この変色からその交換寿命を簡便かつ確実に把握することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態の管理用タイマー素子の概略的断面図である。この管理用タイマー素子は、基板１、基板１上に例えば、スクリーン印刷で形成された変色層２、変色層２の少なくとも主表面を覆う酸素透過性樹脂膜５からなる。
【００１５】
この場合の変色層２は、特定の金属微粒子フィラー３とこれを結着する結着樹脂４から構成されるペースト材料を用いて、基板１の上に一定形状のパターンとして形成する。
金属微粒子フィラー３としては、銀、亜鉛、銅、鉄などの酸化されやすく且つ酸化による変色が視覚的に明瞭な金属、または、これらの合金を用いる。
【００１６】
また、金属微粒子フィラー３の酸化による変色を強調するために、これらの金属或いは合金に発色制御剤として、硝酸銀、硝酸アンモニウム、硝酸銅などの硝酸塩や、塩素酸塩、過塩素酸塩などの化合物を添加しても良い。その添加量は、金属微粒子に対して、０．１〜１０％の範囲内で添加することが望ましい。
【００１７】
このような金属微粒子フィラー３の色は空気中の酸素による酸化反応の進行により変色が進み、例えば、銀微粒子であれば灰→茶褐色→黒褐色と変化する。また、変色が明瞭になるために要する時間は、酸素の進入を抑制する酸素透過性樹脂膜５の種類及び膜厚で制御可能であり、実用的な範囲では、数カ月〜数年の時間の管理が可能になる。なお、酸素透過性樹脂膜５を設けない場合には、酸化による変色反応が急激に進行するので長時間に渡る時間管理には適用できない。
【００１８】
これらの金属微粒子フィラー３の形状は、球形、紡錘形、方形、燐片状（フレーク状）、針状、不定形状などを適用可能である。また、金属微粒子フィラー３のサイズは、最大方向の寸法が、０．０１μｍ〜５００μｍの範囲が使用可能であり、望ましくは０．１μｍ〜２００μｍ、さらに望ましくは０．５μｍ〜１００μｍの範囲が適している。また、金属微粒子フィラー３の最小方向の寸法は、変色層２の膜厚以下である必要がある。
【００１９】
なお、金属微粒子フィラー３の最大方向の寸法が０．０１μｍ未満の場合には、製造が困難になるとともに、ハンドリングも困難になる。一方、金属微粒子フィラー３の最大方向の寸法が５００μｍを超えると、薄い変色層２中に均一に分散させることが困難になるとともに、内部まで酸化するのに時間がかかり過ぎて変色反応が遅くなるという問題がある。
【００２０】
また、変色層２における金属微粒子フィラー３の含有量は多ければ多いほど望ましいが、安定した変色層２を構成するためには最小限の結着樹脂４が必要になり、例えば、重量％で１０％以上の結着樹脂４が必要になる。
【００２１】
また、結着樹脂４としては、ポリエステル樹脂、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、エポキシ樹脂など、金属微粒子との接着性が良く、安定に金属微粒子を分散可能な有機系樹脂材料が好適である。
【００２２】
また、基板１は裏面側からの酸化の進行を抑制するために難酸素透過性の物質であれば何でも良いが、管理対象物品に粘着等により付着させるためには、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性を有する樹脂フィルムが望ましい。また、難酸素透過性を高めるために、樹脂フィルムの表面をＳｉ３Ｎ４膜等の耐酸素透過性に優れた物質によりコーティングしても良い。
【００２３】
また、酸素透過性樹脂膜５としては、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＦＥＰ（ポリフッ素化エチレン−プロピレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等のフッ素樹脂膜、シリコーン樹脂膜、ポリ塩化ビニル膜等の含塩素樹脂等が好適であるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
また、酸素透過性樹脂膜５の一部を、所定パターン状に酸素透過性を制御して、所定時間経過後に該パターンどおりの変色させることにより、使用者に対し、より明確に交換時期を知らせられるようにしても良い。即ち、一定時間が経過すると、意味のある文字が浮かびあがるように変色させるため、変色すべき文字の形状のみ酸素が透過可能なように他の部分には酸素不透過性膜を形成することで、このようなパターン変色が可能になる。このような酸素不透過性膜としては、芳香族ナイロンやポリビニルアルコールなどの樹脂材料が好適である。
【００２５】
また、変色層２における金属微粒子フィラー３の酸化による色変化は、一般的に緩行的かつ連続的に進むため、使用者が時間を判断するためには、使用時間と色変化の対応を明確化可能な指標が必要である。このため、変色層２の近傍に、色見本とその各色に対する経過時間を示す標準色ラベルを設置することが望ましい。
【００２６】
また、このような管理用タイマー素子をバッテリ等の物品に簡単に付着させるために、基板１の裏面に粘着層を設けるとともに、この粘着層を覆うように剥離シールを設けることが望ましい。この場合、剥離シールを剥離することによって、管理用タイマー素子をバッテリ等の物品にワンタッチで装着することができる。
【００２７】
また、管理用タイマー素子をバッテリ等の物品に貼付するまでの時間、管理用タイマー素子の活性化と作動を防ぐため、管理用タイマー素子に対して酸素バリヤ性膜を貼付する必要がある。或いは、酸素バリヤ性膜を貼付しない場合には、酸素バリヤ性の袋、例えば、アルミラミネートによる熱シール袋の中に保存しても良い。
【００２８】
このような、本発明の実施の形態の管理用タイマー素子は大気中の酸素の浸透による酸化反応を利用しており、発色のための特別な条件を必要としないので、電源を有しない物品への適用が可能になる。
【００２９】
また、変色の基となる金属微粒子フィラーは、他の発色剤に比べて経時的・化学的・熱的に非常に安定であるため、酸素さえ進入しなければ長時間安定で非酸化状態を保ち、製造から長時間経過したのちも、感度の高い管理用タイマー素子としての使用が可能になる。
【００３０】
また、変色反応を利用しているので、特別な時間経過検出手段等を必要としないので構成が簡単になり、低コスト化が可能になる。また、変色の状態により、使用者にバッテリ等の物品の交換時期を知らせることで、電池の発煙や発火などの事故や、プリンターのトナーの劣化による印刷不良等を未然に防止することができる。
【００３１】
また、使用形態としては、物品の製造完了時に物品に粘着等により付着させても良いし、或いは、物品を使用のために開封した時点で物品に粘着等により付着させても良い。さらには、トナーカートリッジやインクカートリッジやプリンタの現像器等の機器の内部に実装する物品の時間経過管理のためには、機器の表面に管理用タイマー素子を粘着等により付着させても良い。それによって、機器の内部を確認することなく物品の時間経過管理することができる。
【実施例１】
【００３２】
以上を前提として、次に、図２を参照して、本発明の実施例１の管理用タイマー素子を説明する。図２は本発明の実施例１の管理用タイマー素子の製造工程の説明図である。まず、図２（ａ）に示すように、２軸延伸ＰＥＴフィルム（ルミラー１８８μｍ：東レ製商品型番）からなる基板１１上に、変色層を形成するためのペースト状混合物１２をスクリーン印刷法にて例えば、５ｍｍ×１５ｍｍのパターンに、厚み１５μｍとなるように印刷する。
【００３３】
このペースト状混合物１２は、例えば、結着樹脂となるポリエステル系バインダ（東洋紡製、バイロン樹脂）１０重量部に金属微粒子フィラーとなる銀微粒子（福田金属箔粉工業製、平均粒径５μｍ）８０重量部とエステル系溶媒（ＹＣ−１８０：東洋紡製商品型番）１０重量部を混合し、３本ロールミルにて分散して形成する。
【００３４】
次いで、図２（ｂ）に示すように、このペースト状混合物１２を例えば、１５０℃で３０分間乾燥することによって変色層１３を形成する。この変色層１３は結着樹脂１５中に金属微粒子フィラー１４となる銀微粒子が密に分散された状態となる。
【００３５】
次いで、図２（ｃ）に示すように、変色層１３の表面に、例えば、ＰＶＤＦ溶液（クレハ化学製、濃度２０％）を乾燥後の厚みが２０μｍとなるようにスクリーン印刷法により塗布する。次いで、１３０℃で３０分間乾燥して、酸素透過性樹脂膜１６とすることにより、本発明の実施例１の管理用タイマー素子が完成する。
【００３６】
この実施例１の管理用タイマー素子は、初期は灰褐色であったが、２年経過後に相当する加速試験を行ったところ、図２（ｄ）に模式的に示すようにほぼ全面が黒褐色となり、一定時間経過後に所定の変色をすることが明らかとなった。
【実施例２】
【００３７】
次に、図３を参照して、本発明の実施例２の管理用タイマー素子を説明するが、基本的構成は実施例１と同様であるので、最終的な断面構造のみを説明する。図２は本発明の実施例２の管理用タイマー素子の概略的断面図であり、２軸延伸ＰＥＴフィルムからなる基板１１上に、変色層１３及び酸素透過性樹脂膜１６を順次形成したものである。
【００３８】
但し、本発明の実施例２においては、酸素透過性樹脂膜１６を形成する際に、バーコータを用いているので、全面に酸素透過性樹脂膜１６が形成されることになる。したがって、この実施例２の管理用タイマー素子は、変色層１３の側面からの酸化による変色が進行することなく、変色の程度を見誤ることがない。
【実施例３】
【００３９】
次に、図４を参照して、本発明の実施例３の管理用タイマー素子を説明するが、基本的構成は実施例１と同様である。まず、図４（ａ）に示すように、２軸延伸ＰＥＴフィルムからなる基板２１上に、変色層を形成するためのペースト状混合物２２をスピンコータを用いて厚み１５μｍとなるように塗布する。
【００４０】
次いで、図４（ｂ）に示すように、このペースト状混合物２２を例えば、１５０℃で３０分間乾燥することによって変色層２３を形成する。この変色層２３も実施例１と同様に結着樹脂１５中に金属微粒子フィラー１４となる銀微粒子が密に分散された状態となる。
【００４１】
次いで、図４（ｃ）に示すように、変色層２３の表面に、スピンコータを用いて例えば、ＰＶＤＦ溶液（クレハ化学製、濃度２０％）を乾燥後の厚みが２０μｍとなるように塗布する。次いで、１３０℃で３０分間乾燥して、酸素透過性樹脂膜２４とする。
【００４２】
次いで、図４（ｄ）に示すように、カッタを用いて例えば５ｍｍ×１５ｍｍの方形に切り出すことによって、発明の実施例１の管理用タイマー素子が完成する。本発明の実施例３においては、大面積に管理用タイマー素子母体を形成したのち、所定のサイズに分割しているので、大量生産が容易になり低コスト化が可能になる。
【実施例４】
【００４３】
次に、図５を参照して、本発明の実施例４の管理用タイマー素子の製造工程を説明する。まず、図５（ａ）に示すように、実施例１と全く同様に２軸延伸ＰＥＴフィルムからなる基板１１上に、変色層を形成するためのペースト状混合物をスクリーン印刷法にて例えば、５ｍｍ×１５ｍｍのパターンに、厚み１５μｍとなるように印刷する。
【００４４】
次いで、このペースト状混合物を例えば、１５０℃で３０分間乾燥することによって変色層１３を形成する。この変色層１３は結着樹脂１５中に金属微粒子フィラー１４となる銀微粒子が密に分散された状態となる。次いで、変色層１３の表面に、例えば、ＰＶＤＦ溶液（クレハ化学製、濃度２０％）を乾燥後の厚みが２０μｍとなるようにスクリーン印刷法により塗布する。次いで、１３０℃で３０分間乾燥して、酸素透過性樹脂膜１６とする。
【００４５】
次いで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、酸素透過性樹脂膜１６の表面に例えば、ポリビニル系光硬化樹脂からなる酸素不透過性膜１７を２０μｍ厚で製膜する。次いで、所定の意味を表示する文字型となるよう光照射を行ったのち現像することで部分的に酸素不透過性膜１７を除去することで、文字が表示される本発明の実施例４の管理用タイマー素子が完成する。なお、図５（ｂ）は図５（ｃ）に対応する平面図であり、ここでは、文字として「交換時期」を表しているが、どのような文字とするかは任意である。
【００４６】
この場合の酸素不透過性膜１７となるポリビニル系光硬化樹脂は、酸素透過性樹脂膜１６を構成するＰＶＤＦより酸素透過性が低いので、ポリビニル系光硬化樹脂に設けた開口部の表面からの酸化が優勢になる。したがって、図５（ｄ）に示すように、経時的に酸化がすすむと開口部において露出する酸素透過性樹脂膜の直下の変色層１３が変色して、黒褐色に変色した文字が顕著に現れてくる。
【００４７】
このように、本発明の実施例４においては、経時的な変化を意味のある文字列で表しているので、使用者或いは管理者がバッテリ等の物品の交換時期を誤ることがなくなる。
【実施例５】
【００４８】
次に、図６を参照して、本発明の実施例５の管理用タイマー素子を説明するが、基本的構成は実施例１と同様であるので、最終的な断面構造のみを説明する。図６は本発明の実施例５の管理用タイマー素子の概略的断面図であり、実施例１と同様に２軸延伸ＰＥＴフィルムからなる基板１１上に、変色層１３及び酸素透過性樹脂膜１６を順次形成したものである。
【００４９】
但し、本発明の実施例５においては、基板１１の裏面に粘着層１８を設けるとともに、粘着層１８の表面に剥離シール１９を設けたものである。したがって、この管理用タイマー素子をバッテリ等の物品に粘付する場合には、剥離シール１９を剥離するだけで、ワンタッチで管理用タイマー素子を粘付することが可能になる。
【実施例６】
【００５０】
次に、図７を参照して、本発明の実施例６の管理用タイマー素子を説明するが、基本的構成は実施例１と同様であるので、最終的な断面構造のみを説明する。図６は本発明の実施例６の管理用タイマー素子の概略的断面図であり、実施例１と同様に基板３１上に、変色層１３及び酸素透過性樹脂膜１６を順次形成したものである。
【００５１】
但し、本発明の実施例６においては、基板３１を２軸延伸ＰＥＴフィルム３２と、その表面をコーティングするＳｉ３Ｎ４膜からなる難酸素透過性膜３３とにより構成したものである。したがって、この実施例６の管理用タイマー素子の場合には、変色膜１３の裏面側からの酸素に進入が確実に防止されるので、変色層１３の変色の経時変化が設計通りに進行することになる。
【実施例７】
【００５２】
次に、図８を参照して、本発明の実施例７の管理用タイマー素子を説明するが、基本的構成は実施例１と同様であるので、最終的な構造のみを説明する。図８（ａ）は本発明の実施例７の管理用タイマー素子の概略的平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図である。
【００５３】
図８に示すように、実施例１と同様に基板１１上に、変色層１３及び酸素透過性樹脂膜１６を順次形成したものである。但し、本発明の実施例７においては、変色層１３の近傍の基板１１の表面に色見本４１と、各色に対する経過時間を示す表示部４２とからなる標準色ラベル４０を設けたものである。
【００５４】
この本発明の実施例７の管理用タイマー素子自体に色見本を備えた標準色ラベルを設けているので、変色層の変色状態から直ちに時間経過を把握することができる。なお、標準色ラベルを設けない場合には、別途、色見本を探して参照する必要があり、且つ、その色見本が、管理用タイマー素子の変色層の変色状態に対応するものであるか否かを確認する必要がある。
【００５５】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例の形態に記載した構成・条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記の各実施例で示した基板、変色層、酸素透過性樹脂膜、酸素不透過性膜は記載された材料に限られるものではなく、上記の実施の形態において列挙した各種の材料に変更しても良いことは言うまでのない。
【００５６】
また、上記の実施例２乃至実施例７は実施例１を基本にして説明しているが、実施例２乃至実施例７における変更部分を互いに採用して新たな構成としても良いこともいうまでもない。例えば、実施例２の酸素透過性樹脂膜が変色層の側面も覆う構成は、実施例４乃至実施例７にも適用されるものである。
【００５７】
また、実施例３の構成は、実施例４乃至実施例７にも適用されるものである。また、実施例４の構成は、実施例５乃至実施例７にも適用されるものである。また、実施例５の構成は、実施例６及び実施例７にも適用されるものである。さらに、実施例６の構成は実施例７にも適用されるものである。
【００５８】
また、上記の実施例４においては、酸素不透過膜を変色層の側面も覆うように設けているが、変色層の主表面のみを覆うようにしても良い。したがって、この文字を表示するための酸素不透過膜を上記の実施例３に適用する場合には、母体段階で酸素不透過膜を形成して露光・現像により文字を形成しても良い。或いは、所定のサイズに切り出したのち、酸素不透過膜を塗布し、露光・現像により文字を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態の管理用タイマー素子の概略的断面図である。
【図２】本発明の実施例１の管理用タイマー素子の製造工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例２の管理用タイマー素子の概略的断面図である。
【図４】本発明の実施例３の管理用タイマー素子の製造工程の説明図である。
【図５】本発明の実施例４の管理用タイマー素子の製造工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例５の管理用タイマー素子の概略的断面図である。
【図７】本発明の実施例６の管理用タイマー素子の概略的断面図である。
【図８】本発明の実施例７の管理用タイマー素子の構成説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１１，２１，３１  基板
２，１３，２３  変色層
３，１４  金属微粒子フィラー
４，１５  結着樹脂
５，１６，２４  酸素透過性樹脂膜
１２，２２  ペースト状混合物
１７  酸素不透過性膜
１８  粘着層
１９  剥離シール
３２  ２軸延伸ＰＥＴフィルム
３３  難酸素透過性膜
４０  標準色ラベル
４１  色見本
４２  表示部
【図１】
2010101825.tif 000003
【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】
2010101825.tif 000009
【図８】
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