JP2007127510A - 光センサーの作動装置及びそれを用いた玩具、玩具セット - Google Patents

Abstract

【課題】 水の適用といった簡便な手段で使用可能な利便性に富む光センサーの作動装置と、それを用いた玩具と玩具セットを提供する。
【解決手段】 光センサー５上に、低屈折率顔料をバインダー樹脂に分散状態に固着させた、吸液状態と非吸液状態で透明性が異なる多孔質層３を配置してなり、前記多孔質層が吸液状態で光センサーが作動するよう構成した光センサー作動装置、及び、それを用いた玩具、前記玩具と水付着手段とからなる玩具セット。
【選択図】 図１

Description

本発明は光センサーの作動装置及びそれを用いた玩具、玩具セットに関する。更には、水の適用により光センサーに露光させて作動するよう構成した作動装置及びそれを用いた玩具、玩具セットに関する。

従来より、光センサーを遮光又は露光して作動する装置としては、温度変化により無色乃至淡色と、有色の変化を可逆的に生起させる可逆熱変色性組成物を含む可逆熱変色層にて光センサーを隠蔽して温度変化により光センサーを作動させる装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
前記装置は、遮光のための暗所を予め用意する必要もなく、光センサーを繰り返し作動させることのできる利便性に富む装置であるが、可逆熱変色層を有色から無色に変色させるためには、加熱又は冷熱手段が必要になる。
前記加熱又は冷熱手段としては、抵抗発熱体やペルチエ素子を用いた変色具、温水や冷水等の加熱又は冷熱媒体、氷片等が挙げられるが、温水や冷水、氷片を用いる場合には、所望の温度に調整し、且つ、温度を維持することが難しく、抵抗発熱体やペルチエ素子を用いた変色具は、その構造が複雑で簡便さに乏しいものであった。
実開昭６１−４８３３３号公報

本発明は、暗所を予め用意する必要もなく、また、加熱、冷熱媒体や、複雑な構成の変色具を用いることなく、水の適用によって光センサーを作動させることのできる簡便な光センサーの作動装置と、それを用いた玩具、玩具セットを提供するものである。

本発明は、光センサー上に、低屈折率顔料をバインダー樹脂に分散状態に固着させた、吸液状態と非吸液状態で透明性が異なる多孔質層を配置してなり、前記多孔質層が吸液状態で光センサーが作動するよう構成した光センサー作動装置を要件とする。
更には、前記多孔質層中に、有色顔料を含んでなること、前記光センサーと多孔質層の間に透光性基材を介在させてなること等を要件とする。
更には、前記光センサー作動装置を設けた玩具、前記玩具と水付着手段とからなる玩具セットを要件とする。

水の適用といった簡便な手段で使用可能な利便性に富む光センサーの作動装置と、それを用いた玩具、前記玩具と水付着手段とからなる玩具セットを提供できる。

本発明は、光センサー上に、吸液状態と非吸液状態で透明性を異にする、低屈折率顔料をバインダー樹脂に分散状態に固着させてなる多孔質層を配置した装置である。

前記光センサーは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ、ＣｄＳ（硫化カドミウム）光電素子等の受光性半導体を用いることができる。

前記光センサー上に配置される多孔質層は、低屈折率顔料をバインダー樹脂と共に分散状態に固着させた層であり、乾燥状態と吸液状態で透明性が異なる層である。
前記低屈折率顔料としては、珪酸及びその塩、バライト粉、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、石膏、クレー、タルク、アルミナホワイト、炭酸マグネシウム等が挙げられ、これらは屈折率が１．４〜１．８の範囲にあり、液状組成物を吸液すると良好な透明性を示すものである。
なお、前記珪酸の塩としては、珪酸アルミニウム、珪酸アルミニウムカリウム、珪酸アルミニウムナトリウム、珪酸アルミニウムカルシウム、珪酸カリウム、珪酸カルシウム、珪酸カルシウムナトリウム、珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウム、珪酸マグネシウムカリウム等が挙げられる。
前記低屈折率顔料の粒径は特に限定されるものではないが、０．０３〜１０．０μｍのものが好適に用いられる。
又、前記低屈折率顔料は２種以上を併用することもできる。
尚、好適に用いられる低屈折率顔料としては珪酸が挙げられる。
前記珪酸は、乾式法により製造させる珪酸であってもよいが、湿式法により製造される珪酸（以下、湿式法珪酸と称する）が特に効果的であり、実用性を満たす。
この点を以下に説明する。
珪酸は非晶質の無定形珪酸として製造され、その製造方法により、四塩化ケイ素等のハロゲン化ケイ素の熱分解等の気相反応を用いる乾式法によるもの（以下、乾式法珪酸と称する）と、ケイ酸ナトリウム等の酸による分解等の液相反応を用いる湿式法によるものとに大別されるが、本発明の意図する多孔質層として機能させるためには、湿式法珪酸が最適である。
これは、乾式法珪酸と湿式法珪酸とでは構造が異なり、前記乾式法珪酸は珪酸が密に結合した三次元構造を形成するのに対して、湿式法珪酸は、珪酸が縮合して長い分子配列を形成した、所謂、二次元構造部分を有している。
従って、前記乾式法珪酸と比較して分子構造が粗になるため、湿式法珪酸を多孔質層に適用した場合、乾式法珪酸を用いる系と比較して乾燥状態における光の乱反射性に優れ、よって、常態での隠蔽性が大きくなるものと推察される。
又、前記本発明の多孔質層においては、水を吸液させるものであるから、湿式法珪酸は乾式法珪酸に比べて粒子表面にシラノール基として存在する水酸基が多く、親水性の度合いが大であり、好適に用いられる。
尚、前記多孔質層の常態での隠蔽性と吸液状態での透明性を調整するために、湿式法珪酸と共に、他の汎用の低屈折率顔料を併用することもできる。

前記多孔質層中の湿式法珪酸は、粒子径、比表面積、吸油量等の性状に左右されるが、常態での隠蔽性と吸液状態での透明性を共に満足するためには、塗布量が１ｇ／ｍ^２〜３０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、より好ましくは、５ｇ／ｍ^２〜２０ｇ／ｍ^２である。１ｇ／ｍ^２未満では、常態で十分な隠蔽性を得ることが困難であり、又、３０ｇ／ｍ^２を越えると吸液時に十分な透明性を得ることが困難である。
前記珪酸の粒径は特に限定されるものではないが、０．０３〜１０．０μｍのものが好適に用いられる。
前記珪酸はバインダー樹脂を結合剤として含むビヒクル中に分散され、基材に塗布した後、揮発分を乾燥させて多孔質層を形成する。
前記バインダー樹脂としては、ウレタン系樹脂、ナイロン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル酸エステル樹脂、アクリル酸エステル共重合樹脂、アクリルポリオール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、マレイン酸樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、スチレン共重合樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合樹脂、メタクリル酸メチル−ブタジエン共重合樹脂、ブタジエン樹脂、クロロプレン樹脂、メラミン樹脂、及び前記各樹脂エマルジョン、カゼイン、澱粉、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
前記珪酸とこれらのバインダー樹脂の混合比率は、珪酸の種類及び性状に左右されるが、好ましくは、珪酸１重量部に対してバインダー樹脂固形分０．５〜２重量部であり、より好ましくは、０．８〜１．５重量部である。珪酸１重量部に対してバインダー樹脂固形分が０．５重量部未満の場合には、前記多孔質層の実用的な皮膜強度を得ることが困難であり、２重量部を越える場合には、前記多孔質層内部への水の浸透性が悪くなる。
前記多孔質層は、従来より公知の一般的な塗膜と比較して着色剤に対するバインダー樹脂の混合比率が小さいため、十分な皮膜強度が得られ難い。そこで、耐擦過強度を高めるために、前記のバインダー樹脂のうち、ナイロン樹脂又はウレタン系樹脂を用いると効果的である。
前記ウレタン系樹脂としては、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂、ポリエーテル系ウレタン樹脂等があり、２種以上を併用することもできる。又、前記樹脂が水に乳化分散したウレタン系エマルジョン樹脂や、イオン性を有するウレタン樹脂（ウレタンアイオノマー）自体のイオン基により乳化剤を必要とすることなく自己乳化して、水中に溶解乃至分散したコロイド分散型（アイオノマー型）ウレタン樹脂を用いることもできる。
尚、前記ウレタン系樹脂は水性ウレタン系樹脂又は油性ウレタン系樹脂のいずれを用いることもできるが、本発明においては水性ウレタン系樹脂、殊に、ウレタン系エマルジョン樹脂やコロイド分散型ウレタン系樹脂が好適に用いられる。
前記ウレタン系樹脂は単独で用いることもできるが、支持体の種類や皮膜に必要とされる性能に応じて、他のバインダー樹脂を併用することもできる。ウレタン系樹脂以外のバインダー樹脂を併用する場合、実用的な皮膜強度を得るためには、前記多孔質層のバインダー樹脂中にウレタン系樹脂を固形分重量比率で３０％以上含有させることが好ましい。 前記バインダー樹脂において、架橋性のものは任意の架橋剤を添加して架橋させることにより、さらに皮膜強度を向上させることができる。
前記バインダー樹脂には、水との親和性に大小が存在するが、これらを組み合わせることにより、多孔質層中への浸透時間、浸透度合い、浸透後の乾燥の遅速を調整することができる。更には、適宜分散剤を添加して前記調整をコントロールすることができる。

前記多孔質層は、従来より公知の手段、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビヤ印刷、コーター、タンポ印刷、転写等の印刷手段、刷毛塗り、スプレー塗装、静電塗装、電着塗装、流し塗り、ローラー塗り、浸漬塗装等により形成できる。

前記多孔質層は、光センサー上に直接設けることもできるが、透光性基材に多孔質層を形成して光センサー上に配置することもできる。
前記透光性基材は透明性を有する材質であれば全て用いることができ、ガラス、プラスチック、薄手の布帛、紙等が挙げられる。

前記光センサーと多孔質層とからなる装置は、種々の用途に使用されるが、装置を取り付ける本体の材質としてプラスチック、ゴム、金属、木材、陶磁器、石材等の材質が挙げられる。

前記本体には、装置の作動によって所望の音声を発生させる回路と音声を発する報知手段（スピーカー）を設けたり、発光手段（電球やＬＥＤ）を設けたり、動作手段（モーター）を設けることができる。
なお、前記音声としては、人の声、動物の鳴き声、音楽、メロディー、或いはこれらを複合した音声を例示できる。更に、前記音声として日本語又は英語読みの数字、五十音やアルファベットを発する知育用の音声であってもよい。

前記装置を作動させる電源としては、コンセントから供給したり、或いは、乾電池等の電源を利用する方法が挙げられるが、本体内に電源を収容する構成が電気を供給するコードが邪魔にならず好適である。
前記乾電池は一次電池或いは二次電池のいずれであってもよい。又、太陽電池を内蔵して、光源から電気を得ることもできる。
また、必要によりスイッチを設けることもできる。

前記装置の用途としては、ぬいぐるみ、人形、レインコート等の人形用衣装、傘や鞄等の人形用付属品、水鉄砲の標的、車や船を模した模型等の玩具類、水筆紙、水筆シート等の教習具類、ドレス、水着、レインコート等の衣類、雨靴等の靴類、防水加工を施した本、カレンダー等の印刷物類、パズル、各種ゲーム等の娯楽用具類、ウェットスーツ、浮袋、水泳用浮板等の遊泳又は潜水用具類、コースター、コップ等の台所用具類、その他、傘、造花等が挙げられる。
又、各種インジケーターとして適用することもでき、例えば、配管、パイプ、水槽、タンク等の液洩れ検知、禁水性薬品の輸送や保管場所での水濡れ検知、結露、降雨等の検知、使い捨ておむつの尿の検知、各種容器やプールの液量、水深検知、土壌中の水分検知等が挙げられる。

前記装置は、多孔質層が乾燥状態において光センサーは遮光されており、多孔質層に水が付着して吸液状態になると、多孔質層が透明化して光センサーは露光して作動し、所望の発音、発光、動作等を行う。
多孔質層が乾燥した後、再び多孔質層に水を付着させると、繰り返し所望の音声、発光、動作等を行なわせることができる。

前記多孔質層に水を付着させる手段としては、手や指を水で濡らして多孔質層に接触させたり、先端部に筆穂や繊維ペン体等を有する筆記又は塗布具により水を塗布させたり、容器内に水を収容し、且つ、容器内の水を導出する繊維体や刷毛を設けた筆記又は塗布具により水を塗布する水付着手段や、スタンプやローラー形態の水付着手段が挙げられる。
前記水付着手段と、玩具とを組み合わせて玩具セットが得られる。

以下に実施例を示すが、本発明は実施例に限定されない。尚、実施例中の部は重量部を示す。
実施例１
光センサー上に、湿式法珪酸〔商品名：ニップシールＥ−２００、日本シリカ工業（株）製〕１５部、ウレタンエマルジョン〔商品名：ハイドランＨＷ−９３０、大日本インキ化学工業（株）製、固形分５０％〕３０部、水５０部、シリコーン系消泡剤０．５部、水系インキ用増粘剤３部、エチレングリコール１部を均一に混合、攪拌してなる白色スクリーン印刷用インキを用いて、１００メッシュのスクリーン版にて全面にベタ印刷し、乾燥硬化させて吸液状態と非吸液状態とで透明性を異にする多孔質層を形成し、光センサーの作動装置を得た。

前記装置をプラスチック製中空体の本体表面に取り付け、本体内部には電源として乾電池、報知手段としてスピーカー、音声記憶回路を収容して玩具を得た。
なお、前記光センサー、電源、スピーカー、音声記憶回路についてはそれぞれ電気的に接続させてなる。

前記のようにして構成された玩具は、多孔質層が乾燥状態では白色を呈して光センサーを遮光しているため、音を発することはなかった。
次いで、多孔質層に水を付着させると透明化し、光センサーが露光されるため、音声記憶回路に記憶されたメロディーがスピーカーより報知される。
更に、多孔質層が乾燥するに従って元の白色に戻ってメロディーは止まり、再び多孔質層に水を付着させるとメロディーが報知される。
この様相変化は繰り返し行なうことができた。

実施例２（図１参照）
透光性基材２として透明ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚み１００μｍ）の上面に、湿式法珪酸〔商品名：ニップシールＥ−２００、日本シリカ工業（株）製〕１５部、青色顔料０．２部、ウレタンエマルジョン〔商品名：ハイドランＡＰ−２０、大日本インキ化学工業（株）製、固形分３０％〕５０部、水４０部、シリコーン系消泡剤０．５部、水系インキ用増粘剤３部、エチレングリコール１部、イソシアネート系硬化剤１．０部均一に混合、攪拌してなるスクリーン印刷用インキを用いて、１００メッシュのスクリーン版にて全面にベタ印刷し、８０℃で１０分間乾燥硬化させて吸液状態と非吸液状態とで透明性を異にする多孔質層３を形成した。
次いで、前記透光性基材の下面に、貫通孔を設けた板状ポリウレタン発泡体４を貼着した後、前記孔に光センサー５を埋め込んで光センサーの作動装置１を得た

前記装置のポリウレタン発泡体内部に、電源として乾電池、報知手段としてスピーカー、音声記憶回路を内蔵したユニット（図示せず）を収容して玩具を得た。
なお、前記光センサー、電源、スピーカー、音声記憶回路についてはそれぞれ電気的に接続させてなる。

前記のようにして構成された玩具は、多孔質層が乾燥状態では淡青色を呈して光センサーを遮光しているため、音を発することはなかった。
次いで、多孔質層に水を付着させると透明化し、光センサーが露光されるため、音声記憶回路に記憶された音声がスピーカーより報知される。
更に、多孔質層が乾燥するに従って元の淡青色に戻って音声は止まり、再び多孔質層に水を付着させると音声が報知される。
この様相変化は繰り返し行なうことができた。

実施例３
透光性基材として透明ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚み１００μｍ）の上面に、湿式法珪酸〔商品名：ニップシールＥ−２００、日本シリカ工業（株）製〕１５部、
緑色顔料０．３部、ウレタンエマルジョン〔商品名：ハイドランＡＰ−２０、大日本インキ化学工業（株）製、固形分３０％〕５０部、水４０部、シリコーン系消泡剤０．５部、水系インキ用増粘剤３部、エチレングリコール１部、イソシアネート系硬化剤１．０部均一に混合、攪拌してなるスクリーン印刷用インキを用いて、１００メッシュのスクリーン版にて全面にベタ印刷し、８０℃で１０分間乾燥硬化させて吸液状態と非吸液状態とで透明性を異にする多孔質層を形成した。
次いで、前記透光性基材の下面に、光センサーを貼着して光センサーの作動装置を得た。

前記装置をプラスチック製中筒体の本体表面に取り付け、本体内部には電源として乾電池、報知手段としてスピーカー、音声記憶回路を収容してコースターを得た。
なお、前記光センサー、電源、スピーカー、音声記憶回路についてはそれぞれ電気的に接続させてなる。

前記のようにして構成されたコースターは、多孔質層が乾燥状態では淡緑色を呈して光センサーを遮光しているため、音を発することはなかった。
次いで、多孔質層に飲み物が付着すると透明化し、光センサーが露光されるため、音声記憶回路に記憶された音楽がスピーカーより報知される。
更に、多孔質層が乾燥するに従って元の淡緑色に戻って音声は止まり、再び多孔質層に水を付着させると音楽が報知される。
この様相変化は繰り返し行なうことができた。

実施例４
透明性基材として透明ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚み１００μｍ）の上面に、湿式法珪酸〔商品名：ニップシールＥ−２００、日本シリカ工業（株）製〕１５部、ウレタンエマルジョン〔商品名：ハイドランＡＰ−２０、大日本インキ化学工業（株）製、固形分３０％〕５０部、水４０部、シリコーン系消泡剤０．５部、水系インキ用増粘剤３部、エチレングリコール１部、イソシアネート系硬化剤１．０部均一に混合、攪拌してなる白色スクリーン印刷用インキを用いて、１００メッシュのスクリーン版にて全面にベタ印刷し、８０℃で１０分間乾燥硬化させて吸液状態と非吸液状態とで透明性を異にする多孔質層形成した。
次いで、前記透明性基材の下面に、光センサーを貼着して光センサーの作動装置を得た。

前記装置を透明性プラスチック製中空体の本体表面に取り付け、本体内部には電源として乾電池、報知手段としてスピーカー、音声記憶回路、電球を収容して報知機を得た。
なお、前記光センサー、電源、スピーカー、音声記憶回路、電球についてはそれぞれ電気的に接続させてなる。

前記のようにして構成された報知機は、多孔質層が乾燥状態では白色を呈して光センサーを遮光しているため、音や光を発することはなかった。
次いで、多孔質層に水が付着すると透明化し、光センサーが露光されるため、音声記憶回路に記憶された音声がスピーカーより報知されると共に、光を発する。
更に、多孔質層が乾燥するに従って元の白色に戻って音声は止まると共に、光は発せられなくなり、再び多孔質層に水を付着させると音声が報知される。
この様相変化は繰り返し行なうことができた。

本発明の光センサーの作動装置の拡大縦断面図である。

符号の説明

１ 光センサーの作動装置
２ 透光性基材
３ 多孔質層
４ 発泡体
５ 光センサー

Claims (5)

1. 光センサー上に、低屈折率顔料をバインダー樹脂に分散状態に固着させた、吸液状態と非吸液状態で透明性が異なる多孔質層を配置してなり、前記多孔質層が吸液状態で光センサーが作動するよう構成した光センサー作動装置。
2. 前記多孔質層中に有色顔料を含んでなる請求項１記載の光センサー作動装置。
3. 前記光センサーと多孔質層の間に透光性基材を介在させてなる請求項１又は２記載の光センサー作動装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の光センサー作動装置を設けた玩具。
5. 請求項４記載の玩具と、水付着手段とからなる玩具セット。

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