JP2000035362A - 紫外線感知発色素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属微粒子の表面プラズモン吸収を利用した
紫外線感知発色素子において、紫外線暴露履歴の定量的
な評価が困難である。 【解決手段】 ５．０ｗｔ％のＡｕイオンを分散させた
無機体層からなる紫外線感知発色材料を基体の一部への
塗布により形成し、この紫外線感知発色材料に３ｍＷ／
ｃｍ2 の紫外線を１分間照射した場合の発色色調に相当
する色調を指示する色調表示部分をラベルに印刷し、基
体上の別部分に貼り付けた。この紫外線感知発色素子を
３ｍＷ／ｃｍ2 の強度の紫外線照射下に３０秒間放置し
た際、発色色調は色調表示部分より薄く、暴露時間が１
分間以内であることが判別可能であった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属微粒子の表面
プラズモン吸収による発色を利用した紫外線感知発色材
料に関するものであり、紫外線の照射の有無や強度の測
定に用いるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属微粒子の表面プラズモン吸収
を利用した紫外線感知発色素子としては、特開平１０−
１１１１７４号公報に開示されているものがある。この
技術は、図３（ａ）に示すように、金属イオン１をマト
リックス２中に分散してなる紫外線感知発色材料層３が
基体４上に構成されたものであり、紫外線暴露により図
３（ｂ）に示すように、金属イオンが光還元され金属原
子となり、更に照射される紫外線エネルギーを利用して
マトリックス中を拡散凝集することにより金属微粒子６
へと成長する原理を利用している。

【０００３】金属原子は可視光に対して吸収を持たない
が、数ｎｍ以上の粒径に成長した金属微粒子は、表面プ
ラズモンに基づく吸収を示す。よって上記構造の素子が
紫外線に暴露した場合、色調が変化し肉眼には発色反応
が確認される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の紫外線感知発色
素子では、次のような課題がある。

【０００５】すなわち、素子の発色の有無により、紫外
線暴露履歴を判別することは可能であるが、暴露時間や
暴露強度などの定量的な評価が困難であった。

【０００６】そこで本発明は、上記の問題点を解決すべ
く、紫外線暴露履歴を定量的に評価可能な紫外線感知発
色素子の提供を主な目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、紫外線照射に
より不可逆的に成長して金属微粒子となり表面プラズモ
ン吸収に基づく発色を示す金属イオンが、マトリックス
中に分散されてなる紫外線感知発色素子に関するもので
あり、紫外線暴露履歴の定量的な感知を可能とするもの
である。

【０００８】上記課題を解決するために本発明の紫外線
感知発色素子は、マトリックス中に金属イオンを分散し
てなる紫外線感知発色層を基体上に有する素子で、所定
紫外線感知条件における前記感知材料の発色色調に相当
する色調を指示する色調表示部分を、前記基体上の別部
分に有することを特徴とするもので、マトリックス中を
凝集した金属微粒子の表面プラズモン吸収による色調の
変化による、紫外線感知の明確な表示を可能とするだけ
でなく、詳細な紫外線感知履歴の明確な表示を可能とす
るものである。

【０００９】また、本素子においてマトリックスとして
使用可能な形態として、無機体層、無機／有機複合層、
樹脂層などが挙げられる。また、紫外線による金属イオ
ンの光還元反応を促進するα−水素含有アルコール自体
をマトリックスとして金属イオンを分散した構成によっ
ても、紫外線感知発色材料層は構成可能である。

【００１０】また、上記課題を解決するために本発明の
第二の紫外線感知発色素子は、マトリックス中に金属イ
オンを分散してなる紫外線感知発色層を基体上に有する
素子で、複数の異なる紫外線感知発色特性を有する発色
層領域を同一基体上に有することを特徴とするものであ
り、マトリックス中を凝集した金属微粒子の表面プラズ
モン吸収による色調の変化による、紫外線感知の明確な
表示を可能とするだけでなく、複数の発色特性部位の発
色程度の比較より、詳細な紫外線感知履歴の表示を可能
とするものである。

【００１１】なお、本発明の第二の紫外線感知発色素子
の好ましい例としては、基体上に形成された紫外線感知
発色層表面に、領域によって異なる紫外線透過率を有す
る保護層を有する構造の紫外線感知発色素子が挙げられ
る。本素子に依れば金属微粒子の表面プラズモン吸収に
起因する色調変化により、紫外線感知の明確な表示が可
能となるだけでなく、同一素子内の紫外線感知発色層内
の発色程度の差違より詳細な紫外線感知履歴の表示が可
能となる。

【００１２】なお、本発明の第二の紫外線感知発色素子
の好ましい例としては、マトリックス中の金属イオンの
分散濃度が異なる紫外線感知発色層が同一基体上に形成
された構造の紫外線感知発色素子が挙げられる。本素子
に依れば金属微粒子の表面プラズモン吸収に起因する色
調変化により、紫外線感知の明確な表示が可能となるだ
けでなく、同一素子内の紫外線感知発色層内の発色程度
の差違より詳細な紫外線感知履歴の表示が可能となる。

【００１３】なお、本発明の第二の紫外線感知発色素子
の好ましい例としては、マトリックス中の金属イオンの
分散濃度が異なる紫外線感知発色層が同一基体上に形成
された構造の紫外線感知発色素子が挙げられる。本素子
に依れば金属微粒子の表面プラズモン吸収に起因する色
調変化により、紫外線感知の明確な表示が可能となるだ
けでなく、同一素子内の紫外線感知発色層内の発色程度
の差違より詳細な紫外線感知履歴の表示が可能となる。

【００１４】また、上記課題を解決するために本発明の
第一の紫外線感知発色素子の製造方法は、金属イオン、
マトリックス形成材料を混合する紫外線感知発色材料の
調製工程、前記感知発色材料の基体上への担持工程、領
域により異なる値の紫外線透過率を示す保護層を構成さ
れた紫外線感知発色材料層表面に構成する工程を包含す
ることを特徴とするもので、本方法により同一素子内に
複数感度を有する紫外線感知発色材料の構成、また同一
素子内での発色程度の差違により詳細な紫外線感知履歴
の評価が可能となる。

【００１５】また、本製造方法において、必ずしも紫外
線感知発色材料層の表面全域に保護層を構成する必要は
なく、紫外線透過率が１００％でない任意の値を有する
保護層を紫外線感知発色材料層領域の一部に形成し、保
護層を設けない領域も設けることにより、紫外線感知感
度が異なる複数領域を同一素子上に有する紫外線感知発
色素子が製造可能となる。

【００１６】また、上記課題を解決するために本発明の
第二の紫外線感知発色素子の製造方法は、金属イオン、
マトリックス形成材料、α−水素含有アルコールを含む
原材料を混合する工程、上記混合液を基体上に担持し紫
外線感知発色材料層を形成する工程からなるものであ
り、金属イオン濃度が異なる原材料混合液を同一基体上
の異なる領域に担持することにより、複数の異なる紫外
線感知発色特性の発色材料層領域を同一基体上に構成す
る方法であり、詳細な紫外線感知履歴を明確に表示可能
な紫外線感知発色素子の提供を可能とする。

【００１７】また、上記課題を解決するために本発明の
第三の紫外線感知発色素子の製造方法は、金属イオン、
マトリックス形成材料、α−水素含有アルコールを含む
原材料を混合する工程、上記混合液を基体上に担持し紫
外線感知発色材料層を形成する工程、および発色材料層
を乾燥処理する工程からなるものであり、複数の領域を
異なる乾燥条件で乾燥処理することにより各領域内での
マトリックス中の金属微粒子の拡散自由度を変化させた
複数の発色材料層領域を同一基体上に形成することによ
り、複数の異なる紫外線感知発色特性の発色材料層を同
一基体上に構成する方法であり、詳細な紫外線感知履歴
を明確に表示可能な紫外線感知発色素子の提供を可能と
する。

【００１８】

【発明の実施の形態】＜第一の紫外線感知発色素子＞本
発明の第一の紫外線感知発色素子について、以下に説明
する。

【００１９】本発明の第一の紫外線感知発色素子の構成
図を図１（ａ）に示す。本素子は、金属イオン１をマト
リックス２中に分散した構造の紫外線感知発色材料層３
を基体４上に有し、同一基体の別部分には、所定紫外線
感知条件における前記感知材料の発色色調に相当する色
調を指示する色調表示部分５を、前記基体上の別部分に
有するものである。

【００２０】紫外線照射条件下に放置された場合、図１
（ｂ）に示すように、図１（ａ）の金属イオン１が紫外
線により光還元され、金属原子となる。生成された金属
原子は、更なる紫外線照射によりマトリックス中を拡散
凝集し、数ｎｍ以上の粒径の金属微粒子６を形成する。
金属原子は可視光を吸収しないのに対し、数ｎｍ以上の
粒径の金属微粒子は可視光の一部を吸収する表面プラズ
モン現象を示す。

【００２１】よって、金属微粒子の粒径の成長によって
素子色調が変化し、肉眼には発色したように識別され
る。

【００２２】また表面プラズモン吸収を起こす金属微粒
子のマトリックス中の分散濃度が高くなるにつれ、発色
は濃くなったように識別される。以上の現象より、素子
が曝された紫外線量の履歴が識別可能となる。

【００２３】すなわち、発色の有無、発色の濃さより、
どの程度の強度、あるいはどの程度の時間、紫外線下に
曝されていたかが識別可能となる。

【００２４】色調表示部分には、発色材料層部位に所定
条件の紫外線照射を行った場合の発色色調、発色濃さと
同様の色調を表示する。同表示部分と発色部位の発色色
調の比較より、所定条件以上の強度、もしくは所定条件
以上の時間の紫外線暴露の有無が判別可能となる。

【００２５】また、複数の異なる紫外線照射条件におけ
る感知発色材料部分の発色色調を表示することにより、
より定量的な紫外線照射履歴を表示することが可能とな
る。

【００２６】なお、本素子の発色材料中のマトリックス
形成材料については、α−水素含有アルコールにより構
成することも可能である。α−水素含有アルコールの例
としては、エチレングリコール、プロピレングリコール
などが挙げられる。

【００２７】なお、α−水素含有アルコールは、紫外線
による金属イオンの金属原子への光還元反応を促進する
はたらきがあるため、マトリックス材料中に分散させる
ことが好ましい。

【００２８】＜第二の紫外線感知発色素子＞本発明の第
二の紫外線感知発色素子について、以下に説明する。

【００２９】本発明の第二の紫外線感知発色素子の構成
図を図２に示す。本素子は、金属イオン１マトリックス
２中に分散した構造の紫外線感知発色材料層３を基体４
上に有し、同一基体の別部分に、紫外線感知発色材料層
３とは紫外線感度が異なる少なくとも１つ以上の紫外線
感知発色材料層７を有することを特徴とする。

【００３０】紫外線照射条件下に放置された場合、図１
（ｂ）に示すように、マトリックス中の金属イオン１が
紫外線により光還元され、金属原子となる。生成された
金属原子は、吸収した紫外線のエネルギーによりマトリ
ックス中を拡散凝集し、数ｎｍ以上の粒径の金属微粒子
を形成する。数ｎｍ以上の粒径の金属微粒子は表面プラ
ズモン吸収を示すことから、金属微粒子の粒径の成長に
よって素子色調が変化し肉眼には発色したように識別さ
れる。また表面プラズモン吸収を起こす金属微粒子のマ
トリックス中の分散濃度が高くなるにつれ、発色は濃く
なったように識別される。同一基体上に形成された感知
発色材料３と７の発色特性が異なることから、それぞれ
の発色の有無、濃さより、素子が曝された紫外線量の履
歴が識別可能となる。低感度の発色特性の材料だけでな
く、高感度の発色特性材料が未発色であれば、紫外線照
射量が少なかったことが分かる。また、感度が高い側だ
けでなく、低感度な発色特性材料も発色した場合、強い
紫外線照射を受けていたことが分かる。すなわち、各部
分の発色の有無、発色の濃さより、どの程度の強度、あ
るいはどの程度の時間、紫外線下に曝されていたかが識
別可能となる。

【００３１】＜第一の紫外線感知発色素子の製造方法＞
本発明の第一の紫外線感知発色素子の製造方法につい
て、以下に説明する。

【００３２】本発明は、金属イオン、マトリックス形成
材料を混合する紫外線感知発色材料の調製工程、前記感
知発色材料の基体上への担持工程、領域により異なる値
の紫外線透過率を示す保護層を紫外線感知発色材料層表
面に構成する工程を包含することを特徴とするものであ
る。

【００３３】本発明の製造方法により、同一素子内に複
数感度を有する紫外線感知発色材料の構成が可能となる
だけでなく、素子内での発色程度の差違により詳細な紫
外線感知履歴の評価が可能となる。

【００３４】なお、保護層は必ずしも紫外線感知発色材
料層表面全域に形成する必要はなく、一部領域には保護
層を設けず、また一部には１００％でない任意の紫外線
透過率を有する保護層を形成することによっても、複数
の感知感度の紫外線感知発色材料を同一素子上に形成す
ることが可能となる。

【００３５】また、保護層材料としては、市販のセロテ
ープ、アセテートフィルムなどが使用可能であり、製造
者の所望の感知特性に合わせて任意の値の紫外線透過率
を有する材料を任意に選択しうる。

【００３６】また、紫外線感知発色材料層表面に形成す
る保護層の層数を変化させることによって、紫外線透過
率の変調を行うことが可能なことは云うまでもない。

【００３７】＜第二の紫外線感知発色素子の製造方法＞
本発明の第二の紫外線感知発色素子の製造方法につい
て、以下に説明する。

【００３８】本発明は、金属イオン、マトリックス形成
材料を異なる混合比で混合し、複数の紫外線感知発色材
料を調製する工程、前記材料を同一基体上の異なる領域
に担持する工程を包含することを特徴とするものであ
る。

【００３９】本発明の製造方法により、複数の感度の紫
外線感知発色材料層を同一素子上に形成することが可能
となる。

【００４０】＜第三の紫外線感知発色素子の製造方法＞
本発明の第三の紫外線感知発色素子の製造方法につい
て、以下に説明する。

【００４１】本発明は、金属イオン、マトリックス形成
材料を混合し紫外線感知発色材料を調整する工程、前記
材料を基体上に担持する工程、基体上の紫外線感知発色
材料層を領域毎に異なる温度履歴により乾燥処理する工
程、を包含することを特徴とするものである。

【００４２】本発明の製造方法により、複数の感度の紫
外線感知発色材料層を同一素子上に形成することが可能
となる。これは、乾燥処理を行うことによって、マトリ
ックス中での金属原子もしくは金属微粒子の拡散運動自
由度を低減することが可能となり、同一素子内の異なる
領域毎に乾燥処理条件を変化させることによって、感度
が異なる紫外線感知発色材料層が形成できるからであ
る。

【００４３】なお、乾燥処理後のマトリックス状態を保
持するためには、乾燥処理工程後に、紫外線感知発色材
料層表面に耐湿性を有する保護層を形成する工程を行う
ことが好ましい。耐湿性を有する保護層の材料として
は、市販のアセテートテープなどが使用可能である。

【００４４】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。なお、本
発明はこれらの実施例に限定されない。

【００４５】（実施例１）以下の表１に示される材料で
構成される、紫外線感知発色材料の原液を調製した。

【００４６】

【表１】

【００４７】上記混合溶液にＨＡｕＣｌ4をＳｉＯ2に対
してＡｕが５．０ｗｔ％になるように添加後撹拌した。
撹拌した混合液を濾紙上に塗布したものを２日間室温で
乾燥した後、さらに６０℃の温度で４８時間乾燥した。
濾紙は厚さ０．５ｍｍのシリカ濾紙であり、２ｃｍ×１
ｃｍのサイズのものを用いた。混合液塗布前の濾紙は白
色であったが、塗布後は金イオンが示す黄色を帯び、乾
燥後は黄色がやや薄くなった。

【００４８】上記方法で製造した素子を、５Ｗの水銀ラ
ンプから放出される波長２５４ｎｍの紫外線に曝した。
素子とランプ間の距離は３ｃｍであった。素子放置位置
での紫外線照射強度は、３ｍＷ／ｃｍ2 であった。３０
秒の照射により金微粒子の表面プラズモン吸収に起因す
る紫色の発色が薄く確認された。さらに照射を続ける
と、１分後に明確な紫色の発色を確認した。

【００４９】同素子の紫外線１分間照射時の発色程度に
相当する色調を印刷したラベルを用意した。上記方法で
製造した紫外線感知発色素子の発色領域の横部分に、上
記ラベルを貼り付けし、色調表示部分とした。色調表示
部分を備えた紫外線感知発色素子に再度３ｍＷ／ｃｍ2
の強度で紫外線を照射した。

【００５０】３０秒間の紫外線照射後、素子は薄い紫色
の発色を示したが、色調表示部分と比較すると発色色調
は薄く、従って本素子が３ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線に曝さ
れた時間が１分未満であることが判別可能であった。

【００５１】また、同使用の紫外線感知発色素子に９０
秒間の紫外線照射を行った場合、素子は明確な紫色の発
色を示したが、発色色調は色調表示部分よりも濃いた
め、本素子の紫外線暴露時間が１分間より長かったこと
が、容易に確認可能となった。

【００５２】また、同使用の素子に、２ｍＷ／ｃｍ2 の
強度で紫外線照射を行った。４０秒間の紫外線照射によ
り素子は薄い紫色の発色を示した。１分間の照射後の素
子はやや明確な色調変化を示したが、その発色色調は色
調表示部分よりもうすく、本素子の暴露紫外線強度が３
ｍＷ／ｃｍ2 未満であったことが容易に判別可能であっ
た。

【００５３】また、同使用の素子に、５ｍＷ／ｃｍ2 の
強度で紫外線照射を行った、２０秒間の紫外線照射によ
り素子は薄い紫色の発色を示した。１分間の照射後の素
子は明確な色調変化を示し、その色調が色調表示部分よ
りも濃かったため、本素子の暴露紫外線強度が３ｍＷ／
ｃｍ2 以上であったことが容易に判別可能であった。

【００５４】なお、本実施例においては、マトリックス
が無機材料で形成された場合の素子について実施例を示
したが、無機／有機複合材料か樹脂のいずれかによりマ
トリックスが形成された場合でも同様の効果が得られ
た。

【００５５】また、本実施例においては、波長２５４ｎ
ｍの紫外線感知に関する実施例のみを示したが、本素子
は太陽光などの他波長の紫外線成分に対しても同様の効
果を示した。

【００５６】（実施例２）以下の表２に示される材料で
構成される、紫外線感知発色材料の原液を調製した。

【００５７】

【表２】

【００５８】上記混合溶液にＨＡｕＣｌ4をＳｉＯ2に対
してＡｕが５．０ｗｔ％になるように添加後撹拌した。
撹拌した混合液を濾紙上に塗布したものを２日間室温で
乾燥した後、さらに６０℃の温度で４８時間乾燥した。
濾紙は厚さ０．５ｍｍのシリカ濾紙であり、２ｃｍ×１
ｃｍのサイズのものを用いた。混合液塗布前の濾紙は白
色であったが、塗布後は金イオンが示す黄色を帯び、乾
燥後は黄色がやや薄くなった。

【００５９】上記方法で製造した素子を、５Ｗの水銀ラ
ンプから放出される波長２５４ｎｍの紫外線に曝した。
素子とランプ間の距離は３ｃｍであった。素子放置位置
での紫外線照射強度は、３ｍＷ／ｃｍ2 であった。１０
分の照射により金微粒子の表面プラズモン吸収に起因す
る紫色の発色が薄く確認された。さらに照射を続ける
と、２０分後に明確な紫色の発色を確認した。

【００６０】同素子の紫外線２０分間照射時の発色程度
に相当する色調を印刷したラベルを用意した。上記方法
で製造した紫外線感知発色素子の発色領域の横部分に、
上記ラベルを貼り付けし、色調表示部分とした。色調表
示部分を備えた紫外線感知発色素子に再度３ｍＷ／ｃｍ
2 の強度で紫外線を照射した。

【００６１】１０分間の紫外線照射後、素子は薄い紫色
の発色を示したが、色調表示部分と比較すると発色色調
は薄く、従って本素子が３ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線に曝さ
れた時間が２０分未満であることが判別可能であった。

【００６２】また、同使用の紫外線感知発色素子に３０
分間の紫外線照射を行った場合、素子は明確な紫色の発
色を示したが、発色色調は色調表示部分よりも濃いた
め、本素子の紫外線暴露時間が２０分間より長かったこ
とが、容易に確認可能となった。

【００６３】また、同使用の素子に、２ｍＷ／ｃｍ2 の
強度で紫外線照射を行った。１５分間の紫外線照射によ
り素子は薄い紫色の発色を示した。２０分間の照射後の
素子はやや明確な色調変化を示したが、その発色色調は
色調表示部分よりもうすく、本素子の暴露紫外線強度が
３ｍＷ／ｃｍ2 未満であったことが容易に判別可能であ
った。

【００６４】また、同使用の素子に、５ｍＷ／ｃｍ2 の
強度で紫外線照射を行った、７分間の紫外線照射により
素子は薄い紫色の発色を示した。２０分間の照射後の素
子は明確な色調変化を示し、その色調が色調表示部分よ
りも濃かったため、本素子の暴露紫外線強度が３ｍＷ／
ｃｍ2 以上であったことが容易に判別可能であった。

【００６５】なお、本実施例においては、マトリックス
が無機材料で形成された場合の素子について実施例を示
したが、無機／有機複合材料か樹脂のいずれかによりマ
トリックスが形成された場合でも同様の効果が得られ
た。

【００６６】また、本実施例においては、波長２５４ｎ
ｍの紫外線感知に関する実施例のみを示したが、本素子
は太陽光などの他波長の紫外線成分に対しても同様の効
果を示した。

【００６７】（実施例３）以下の表３に示される材料で
構成される、紫外線感知発色材料の原液を調製した。

【００６８】

【表３】

【００６９】上記混合溶液にＨＡｕＣｌ4をＣ2Ｈ6Ｏ2に
対してＡｕが５．０ｗｔ％になるように添加後撹拌し
た。撹拌した混合液を濾紙上に塗布したものを２日間室
温で乾燥した後、さらに６０℃の温度で４８時間乾燥し
た。濾紙は厚さ０．５ｍｍのシリカ濾紙であり、２ｃｍ
×１ｃｍのサイズのものを用いた。混合液塗布前の濾紙
は白色であったが、塗布後は金イオンが示す黄色を帯
び、乾燥後は黄色がやや薄くなった。

【００７０】上記方法で製造した素子を、５Ｗの水銀ラ
ンプから放出される波長２５４ｎｍの紫外線に曝した。
素子とランプ間の距離は３ｃｍであった。素子放置位置
での紫外線照射強度は、３ｍＷ／ｃｍ2 であった。３０
秒の照射により金微粒子の表面プラズモン吸収に起因す
る紫色の発色が薄く確認された。さらに照射を続ける
と、１分後に明確な紫色の発色を確認した。

【００７１】同素子の紫外線１分間照射時の発色程度に
相当する色調を印刷したラベルを用意した。上記方法で
製造した紫外線感知発色素子の発色領域の横部分に、上
記ラベルを貼り付けし、色調表示部分とした。色調表示
部分を備えた紫外線感知発色素子に再度３ｍＷ／ｃｍ2
の強度で紫外線を照射した。

【００７２】３０秒間の紫外線照射後、素子は薄い紫色
の発色を示したが、色調表示部分と比較すると発色色調
は薄く、従って本素子が３ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線に曝さ
れた時間が１分未満であることが判別可能であった。

【００７３】また、同使用の紫外線感知発色素子に９０
秒間の紫外線照射を行った場合、素子は明確な紫色の発
色を示したが、発色色調は色調表示部分よりも濃いた
め、本素子の紫外線暴露時間が１分間より長かったこと
が、容易に確認可能となった。

【００７４】また、同使用の素子に、２ｍＷ／ｃｍ2 の
強度で紫外線照射を行った。４０秒間の紫外線照射によ
り素子は薄い紫色の発色を示した。１分間の照射後の素
子はやや明確な色調変化を示したが、その発色色調は色
調表示部分よりもうすく、本素子の暴露紫外線強度が３
ｍＷ／ｃｍ2 未満であったことが容易に判別可能であっ
た。

【００７５】また、同使用の素子に、５ｍＷ／ｃｍ2 の
強度で紫外線照射を行った、２０秒間の紫外線照射によ
り素子は薄い紫色の発色を示した。１分間の照射後の素
子は明確な色調変化を示し、その色調が色調表示部分よ
りも濃かったため、本素子の暴露紫外線強度が３ｍＷ／
ｃｍ2 以上であったことが容易に判別可能であった。

【００７６】なお、本実施例においては、波長２５４ｎ
ｍの紫外線感知に関する実施例のみを示したが、本素子
は太陽光などの他波長の紫外線成分に対しても同様の効
果を示した。

【００７７】（実施例４）表１に示される材料で構成さ
れる、紫外線感知発色材料の原液を調製した。原液にＨ
ＡｕＣｌ4をＳｉＯ2に対してＡｕが５．０ｗｔ％になる
ように添加後撹拌した。撹拌した混合液を濾紙上に塗布
したものを２日間室温で乾燥した後、さらに６０℃の温
度で４８時間乾燥した。濾紙は厚さ０．５ｍｍのシリカ
濾紙であり、２ｃｍ×１ｃｍのサイズのものを用いた。
混合液塗布前の濾紙は白色であったが、塗布後は金イオ
ンが示す黄色を帯び、乾燥後は黄色がやや薄くなった。

【００７８】乾燥後の濾紙を１ｃｍ四方の領域２箇所に
分割し、領域３、及び領域７とした。感熱発色材料層表
面には市販のセロテープ、およびアセテートフィルムテ
ープを保護層として貼付した。セロテープの紫外線透過
率は７５％、アセテートフィルムテープの紫外線透過率
は１０％であった。領域３上にはセロテープを、領域７
上にはアセテートフィルムテープを貼付した。

【００７９】次に、５Ｗの水銀ランプを用いて波長２５
４ｎｍの紫外線を両領域に照射した。素子表面での紫外
線照射強度は、５ｍＷ／ｃｍ2 であった。１分間照射後
の本素子の色調は、領域３は薄い紫色、領域７は白みが
かった薄い黄色であった。これは、保護層の紫外線透過
率が高かった領域３では、より強い強度の紫外線暴露が
起こったため感度が高くなり紫外線感知発色が開始した
のに比べ、領域７の紫外線暴露量の程度がわずかであっ
たために紫外線感知発色が開始しなかったことに起因す
る差違である。

【００８０】また、同使用の素子に２分間の紫外線照射
を行ったところ、領域３は明確な紫色の発色を示したの
に比べ、領域７はかすかな紫色の発色を示した。

【００８１】また、同使用の素子に３分間の紫外線照射
を行ったところ、領域３、領域７ともに、明確な紫色の
発色を示した。

【００８２】上記方法で製造した同使用の３個の紫外線
感知発色素子を、再び５ｍＷ／ｃｍ2 の強度の紫外線下
に曝した。暴露時間がもっとも短かった素子は、領域
３、領域７ともに未発色であり、紫外線暴露時間が１分
未満であったことが判別した。また、最も紫外線暴露時
間が長かった素子は、領域３、領域７ともに明確な紫色
の紫外線感知発色を示しており、暴露時間が３分以上で
あったことが判別した。また、残りの素子は、領域３が
発色していたのに比べ、領域７は未発色であり、暴露時
間が１分以上３分未満であったことが判別した。

【００８３】上記方法で製造した紫外線感知発色素子
は、再現性よく同様の紫外線感知発色特性を示した。

【００８４】なお、上記実施例では、無機物質をマトリ
ックス形成材料として用いたが、無機／有機複合体や、
樹脂物質を用いた場合においても同様の効果が得られ
た。

【００８５】また、本実施例においては、波長２５４ｎ
ｍの紫外線感知に関する実施例のみを示したが、本素子
は太陽光などの他波長の紫外線成分に対しても同様の効
果を示した。

【００８６】（実施例５）表１に示される材料で構成さ
れる、紫外線感知発色材料の原液を調製した。原液にＨ
ＡｕＣｌ4をＳｉＯ2に対してＡｕが５．０ｗｔ％になる
ように添加後撹拌した。撹拌した混合液を濾紙上に塗布
したものを２日間室温で乾燥した後、さらに６０℃の温
度で４８時間乾燥した。濾紙は厚さ０．５ｍｍのシリカ
濾紙であり、２ｃｍ×１ｃｍのサイズのものを用いた。
混合液塗布前の濾紙は白色であったが、塗布後は金イオ
ンが示す黄色を帯び、乾燥後は黄色がやや薄くなった。

【００８７】乾燥後の濾紙を１ｃｍ四方の領域２箇所に
分割し、領域３、及び領域７とした。領域７の紫外線感
知発色材料層表面には市販のセロテープを保護層として
貼付した。セロテープの紫外線透過率は７５％であっ
た。

【００８８】次に、５Ｗの水銀ランプを用いて波長２５
４ｎｍの紫外線を両領域に照射した。素子表面での紫外
線照射強度は、５ｍＷ／ｃｍ2 であった。３０秒間照射
後の本素子の色調は、領域３は薄い紫色、領域７は薄い
黄色であった。これは、保護層が貼り付けされた領域７
では、保護層が貼り付けされていない領域３と比較して
紫外線感知感度が低下したことに起因する差違である。

【００８９】また、同使用の素子に１分間の紫外線照射
を行ったところ、領域３は明確な紫色の発色を示したの
に比べ、領域７はかすかな紫色の発色を示した。

【００９０】また、同使用の素子に２分間の紫外線照射
を行ったところ、領域３、領域７ともに、明確な紫色の
発色を示した。

【００９１】上記方法で製造した同使用の３個の紫外線
感知発色素子を、再び５ｍＷ／ｃｍ2 の強度の紫外線下
に曝した。暴露時間がもっとも短かった素子は、領域
３、領域７ともに未発色であり、紫外線暴露時間が３０
秒間未満であったことが判別した。また、最も紫外線暴
露時間が長かった素子は、領域３、領域７ともに明確な
紫色の紫外線感知発色を示しており、暴露時間が２分以
上であったことが判別した。また、残りの素子は、領域
３が発色していたのに比べ、領域７は未発色であり、暴
露時間が３０秒以上２分未満であったことが判別した。

【００９２】上記方法で製造した紫外線感知発色素子
は、再現性よく同様の紫外線感知発色特性を示した。

【００９３】なお、上記実施例では、無機物質をマトリ
ックス形成材料として用いたが、無機／有機複合体や、
樹脂物質を用いた場合においても同様の効果が得られ
た。

【００９４】また、本実施例においては、波長２５４ｎ
ｍの紫外線感知に関する実施例のみを示したが、本素子
は太陽光などの他波長の紫外線成分に対しても同様の効
果を示した。

【００９５】（実施例６）表１に示される材料で構成さ
れる混合溶液を調製した。

【００９６】上記混合溶液にＨＡｕＣｌ4をＳｉＯ2に対
してＡｕが５．０ｗｔ％になるように添加した紫外線感
知発色材料の原液Ａと、上記混合溶液にＨＡｕＣｌ4を
ＳｉＯ2に対してＡｕが３．０ｗｔ％になるように添加
した紫外線感知発色材料の原液Ｂをそれぞれ撹拌した。

【００９７】厚さ０．５ｍｍ、２ｃｍ×１ｃｍのサイズ
のシリカ濾紙を基体とし、紫外線感知発色素子を製造し
た。基体は、１ｃｍ×１ｃｍの領域２箇所に分割し、そ
れぞれ領域Ａ、Ｂとした。領域Ａには原液Ａを塗布し、
領域Ｂには原液Ｂを塗布した。塗布後の基体を２日間室
温で乾燥した後、さらに６０℃の温度で４８時間乾燥
し、紫外線感知発色素子を得た。混合液塗布前の濾紙は
白色であったが、塗布後は金イオンが示す黄色を帯び、
乾燥後は黄色がやや薄くなった。金イオンの黄色は、領
域Ａの方がやや濃くなった。

【００９８】次に、５Ｗの水銀ランプを用いて波長２５
４ｎｍの紫外線を両領域に照射した。素子表面での紫外
線照射強度は、５ｍＷ／ｃｍ2 であった。３０秒間照射
後の本素子の色調は、領域３は薄い紫色、領域７は白み
がかった薄い黄色であった。この差違は、保護層が貼り
付けされていない領域３と比較して保護層が貼り付けさ
れた領域７では紫外線感知感度が低下したことに起因す
るものである。

【００９９】また、同使用の素子に１分間の紫外線照射
を行ったところ、領域３は明確な紫色の発色を示したの
に比べ、領域７はかすかな紫色の発色を示した。

【０１００】また、同使用の素子に２分間の紫外線照射
を行ったところ、領域３、領域７ともに、明確な紫色の
発色を示した。

【０１０１】上記方法で製造した同使用の３個の紫外線
感知発色素子を、再び５ｍＷ／ｃｍ2 の強度の紫外線下
に曝した。暴露時間がもっとも短かった素子は、領域
３、領域７ともに未発色であり、紫外線暴露時間が３０
秒間未満であったことが判別した。また、最も紫外線暴
露時間が長かった素子は、領域３、領域７ともに明確な
紫色の紫外線感知発色を示しており、暴露時間が２分以
上であったことが判別した。また、残りの素子は、領域
３が発色していたのに比べ、領域７は未発色であり、暴
露時間が３０秒以上２分未満であったことが判別した。

【０１０２】上記方法で製造した紫外線感知発色素子
は、再現性よく同様の紫外線感知発色特性を示した。

【０１０３】なお、上記実施例では、無機物質をマトリ
ックス形成材料として用いたが、無機／有機複合体や、
樹脂物質を用いた場合においても同様の効果が得られ
た。

【０１０４】また、本実施例においては、波長２５４ｎ
ｍの紫外線感知に関する実施例のみを示したが、本素子
は太陽光などの他波長の紫外線成分に対しても同様の効
果を示した。

【０１０５】（実施例７）表１に示される材料で構成さ
れる、紫外線感知発色材料の原液を調製した。原液にＨ
ＡｕＣｌ4をＳｉＯ2に対してＡｕが５．０ｗｔ％になる
ように添加後撹拌した。撹拌した混合液を濾紙上に塗布
したものを２日間室温で乾燥した後、さらに６０℃の温
度で１２時間乾燥した。濾紙は厚さ０．５ｍｍのシリカ
濾紙であり、２ｃｍ×１ｃｍのサイズのものを用いた。
混合液塗布前の濾紙は白色であったが、塗布後は金イオ
ンが示す黄色を帯び、乾燥後は黄色がやや薄くなった。

【０１０６】乾燥後の濾紙を１ｃｍ四方の領域２箇所に
分割し、領域３、及び領域７とした。領域７に対して、
ヒーターを用いて基体裏側から追加の乾燥処理を行っ
た。乾燥温度は１００℃で、乾燥時間は１０分である。

【０１０７】表１に示される材料で構成される混合溶液
を調製した。次に、５Ｗの水銀ランプを用いて波長２５
４ｎｍの紫外線を両領域に照射した。素子表面での紫外
線照射強度は、５ｍＷ／ｃｍ2 であった。３０秒間照射
後の本素子の色調は、領域３は薄い紫色、領域７は白み
がかった薄い黄色であった。この差違は、追加の乾燥処
理がなされた領域７においては、金イオンの光還元によ
り生成した金原子もしくは金微粒子がマトリックス中で
拡散凝集する際の自由度が低減したことにより、紫外線
感知感度が低減したことに依るものである。

【０１０８】また、同使用の素子に１分間の紫外線照射
を行ったところ、領域３は明確な紫色の発色を示したの
に比べ、領域７はかすかな紫色の発色を示した。

【０１０９】また、同使用の素子に２分間の紫外線照射
を行ったところ、領域３、領域７ともに、明確な紫色の
発色を示した。

【０１１０】上記方法で製造した同使用の３個の紫外線
感知発色素子を、再び５ｍＷ／ｃｍ2 の強度の紫外線下
に曝した。暴露時間がもっとも短かった素子は、領域
３、領域７ともに未発色であり、紫外線暴露時間が３０
秒間未満であったことが判別した。また、最も紫外線暴
露時間が長かった素子は、領域３、領域７ともに明確な
紫色の紫外線感知発色を示しており、暴露時間が２分以
上であったことが判別した。また、残りの素子は、領域
３が発色していたのに比べ、領域７は未発色であり、暴
露時間が３０秒以上２分未満であったことが判別した。

【０１１１】上記方法で製造した紫外線感知発色素子
は、再現性よく同様の紫外線感知発色特性を示した。

【０１１２】なお、上記実施例では、無機物質をマトリ
ックス形成材料として用いたが、無機／有機複合体や、
樹脂物質を用いた場合においても同様の効果が得られ
た。

【０１１３】また、本実施例においては、波長２５４ｎ
ｍの紫外線感知に関する実施例のみを示したが、本素子
は太陽光などの他波長の紫外線成分に対しても同様の効
果を示した。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の第一の紫外
線感知発色素子に依れば、素子上にあらかじめ設けた色
調表示部位と紫外線感知発色材料部位の色調比較によ
り、紫外線暴露履歴の詳細な判別が可能となる。

【０１１５】また、本発明の第二の紫外線感知発色素子
に依れば、素子上に複数の感度の紫外線感知発色材料を
構成した構造により、別感度の発色材料の色調比較によ
り、紫外線暴露履歴の詳細な判別が可能となる。

【０１１６】また、本発明の第一の紫外線感知発色素子
の製造方法に依れば、基体上に形成された紫外線感知発
色材料層上面に保護層を形成し、保護層の紫外線透過率
設定を変化させた領域を素子内に設けることにより、同
一素子中に複数感度を有する紫外線感知発色材料の製造
が可能となる。

【０１１７】また、本発明の第二の紫外線感知発色素子
の製造方法に依れば、基体上に形成された紫外線感知発
色材料の金属イオン分散濃度設定を変化させた領域を素
子内に設けることにより、同一素子中に複数感度を有す
る紫外線感知発色材料の製造が可能となる。

【０１１８】また、本発明の第三の紫外線感知発色素子
の製造方法に依れば、基体上に形成された紫外線感知発
色材料層を乾燥処理条件設定を変化させた領域を素子内
に設けることにより、同一素子中に複数感度を有する紫
外線感知発色材料の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の紫外線感知発色素子の構造図

【図２】本発明の第二の紫外線感知発色素子の構造図

【図３】従来の紫外線感知発色素子の構造図

【符号の説明】

１ 金属イオン ２ マトリックス ３ 紫外線感知発色材料層 ４ 基体 ５ 色調表示部分 ６ 金属微粒子 ７ ３とは異なる感度を有する紫外線感知発色材料層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 直樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AB05 BA25 BA26 DA20 2H026 AA25 BB50 CC00 FF11 HH03 4H001 XA79

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線照射により還元され不可逆的に成
   長して金属微粒子となる金属イオンがマトリックス中に
   分散されてなる紫外線感知発色層を基体上の一部に有
   し、所定紫外線感知条件における前記感知材料の発色色
   調に相当する色調を指示する色調表示部分を、前記基体
   上の別部分に有することを特徴とする紫外線感知発色素
   子。
2. 【請求項２】 マトリックスが無機体、無機／有機複合
   体、樹脂、またはα−水素含有アルコールにより構成さ
   れることを特徴とする請求項１に記載の紫外線感知発色
   素子。
3. 【請求項３】 紫外線照射により還元され不可逆的に成
   長して金属微粒子となる金属イオンがマトリックス中に
   分散されてなる紫外線感知発色層を基体上に有し、紫外
   線感知発色特性が異なる少なくとも２種類以上の領域か
   ら前記感知発色層が構成されていることを特徴とする紫
   外線感知発色素子。
4. 【請求項４】 発色層上に保護層を有し、前記保護層は
   紫外線透過率が異なる少なくとも２種類以上の領域を有
   することを特徴とする請求項３に記載の紫外線感知発色
   素子。
5. 【請求項５】 感知発色層は、金属イオン分散濃度が異
   なる少なくとも２種類以上の領域を有することを特徴と
   する請求項３に記載の紫外線感知発色素子。
6. 【請求項６】 金属イオンとマトリックス形成材料を混
   合して紫外線感知発色材料を調整する工程、前記感知材
   料を基体上に担持し紫外線感知発色材料層を構成する工
   程、異なる紫外線透過率を有する保護層を前記発色層表
   面に構成する工程を包含することを特徴とする紫外線感
   知発色素子の製造方法。
7. 【請求項７】 金属イオンとマトリックス形成材料を混
   合して紫外線感知発色材料を調整する工程、前記感知材
   料を基体上に担持し紫外線感知発色材料層を構成する工
   程、任意の紫外線透過率を有する保護層を形成する領域
   を前記発色層表面の一部に形成する工程を包含すること
   を特徴とする紫外線感知発色素子の製造方法。
8. 【請求項８】 金属イオンをマトリックス形成材料中に
   異なる濃度で混合することにより異なる特性の紫外線感
   知発色材料原液をそれぞれ調整する工程、前記感知材料
   をそれぞれ同一基体上の別領域に担持し紫外線感知発色
   材料層を構成する工程を包含することを特徴とする紫外
   線感知発色素子の製造方法。
9. 【請求項９】 金属イオンとマトリックス形成材料を混
   合して紫外線感知発色材料を調製する工程、前記感知発
   色材料を基体上に担持する紫外線感知発色材料層を構成
   する工程、前記紫外線感知発色層の異なる領域をそれぞ
   れ異なる温度履歴下で乾燥処理する工程、を包含するこ
   とを特徴とする紫外線感知発色素子の製造方法。