JPS6161042A - メタリツク粒子含有表面の光学的性質を機器により特性づける方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 着色仕上げの装置では、「色直しくシェーディング）」
として知られる調整作業を行なわないで色標準に対して
満足すべき色合せを：ａ成することはもしあるにしても
着れである。色直しは通常製造変数が顔料分散液に与え
る累積効果を修正する比較的わずかであるが臨界的な処
方顔料組成物の取扱を必要とする。

伝統的には色直し作業はその技能に熟達するために長い
職場の経験を必要とする高度に熟練した、そして経験を
撰んだ個人により行われている。結局視覚による色直し
は一種の特殊技術であるから有効な工程の管理は困難で
ある。

比較的最近では、そのような視覚による色直しは塗料ま
たは顔料の組成を機器によって特性づける装置を使用す
ることによって補足されている。出色計および分光光度
計は当該技術ではよく知られており、そしてテス）／ｅ
ネル上にコーティングされた種々の塗膜のある種の光学
的性質の測定に使用されている。典型的な分光光度計は
入射光源の方向に対して一定の角度に保持されている塗
装パネルにより可視スペクトルにおける神々の波長の反
射光の量を測定する。

塗料の反射係数により種々の塗料の色を特性づける色彩
値を塗料関係の化学者は計算することができる。光反射
性フレークまたは断片を含有しない塗料（すなわち非メ
タリツク塗料）に対しては、反射係数は光沢（正反射）
角度以外では入射光の方向に対するパネルの角度によっ
て変化しない。従って任意の特定の角度における単一分
光光度計の読みが塗料を正確に特性づける反射値をつく
り出す。

しかし、快適な美的効果を得るために潰料産拳において
は、往々にして塗料中に光反射性フレークが使用される
（すなわちメタリック湾料）。

例えばアルミニウム、ブロンズ、コーティングした雲母
その他の物質のような光反射性フレークを含有する塗料
は塗料の見かけの色が異った観測角度で変化する「ツー
トーン」またＶｉｒフリップ−フロップ」効果を特徴と
する。この効果は塗膜中のフレークの配向によるもので
ある。

そのようなメタリック塗料の色は明らかに照射角度およ
び観察角度の凶数として変動するのであるから、塗料を
正確に特性づけるためには、単一の分光光度計の読みで
は不充分である。測定の研究では、２つのメタリック塗
料の間の視覚的色差は無数の角度で検出可能であること
を示しているけれども、実用的理由から無数の観測角に
対する反射係数の収集が妨げられることは明白である。

しかし以前の研究でＦｉまた、わずか２つの特定の角度
でのメタリック塗料の光学的性質の測定が有用な特性を
右−えうるととを示している。例えばここに参考として
引用する米国特許第３，６９０．７７１号明細書を参照
されたい０ 本発明は測定を３つの特定の角度で実施した場合、メタ
リック塗料の予期せざる改善された光学的特性が得られ
るという知見に関する。

本発明によれば、塗料の色彩定数を導くために多角度分
光光度計によるまたは測色計による測定を用いてメタリ
ック粒子含有表面例えばメタリック粒子またはフレーク
を含有する塗料の光学的性質を機器によって特徴づける
ための、５つの多角度測定を使用することからなる改善
法が提供される。

メタリック粒子を含有する表面例えばメタリック塗料お
よびフィルムの光学的特性づけにおいては、方向性反射
を考膚しなくてはならｋいということが認められている
。メタリック塗料はアルミニウム、ブロンズ、コーティ
ングした雲母、その他の物質のようガ光反射性フレーク
または断片を含有している。これらフレークまたは断片
は小さな鏡と全く同様に機能して、拡散するよりむしろ
方向性をもって光を反射させる。メタリック塗膜の方向
性反射特性はゴニオクロマチズムとして知られる現象を
生ぜしめるが、これは照射および観測の方向の画数とし
て塗膜の色が変動すると定義されている。この現象はま
た、時には「ツートーン」、「フロップ」、「フリップ
−フロップ」、「フラッシュ」、［サイドトーン」等と
しても記載されている。要するにメタリック塗料の色彩
は異った観測角度で異った色で現われる。

この方向性をもったまたは角度による反射すなわちゴニ
オクロマチズムを服明するためには、分光光度計により
測定した反射係数を多角摩で採用しなくてはならない。

塗膜の反射係数は試料と完全拡散体が全く同じに照射さ
れた場合、塗膜試料から反射された光束の、完全反射拡
散体から反射された光束に対する比である。完全白色反
射体は１の値を有している。完全黒色非反射体は０の値
を有している。

反射係数を用いて使用される色彩記述値（ＣＯ−１ｏｒ
　ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ　ｖａｌｕｅ　　）を計算して
色および色差全規定する。色の三刺激値（ｘ、ｙ、　ｚ
　）は反射係数データ（Ｒ）を人の眼による感度（Ｘ、
ワ、石）および光源の照射（Ｋ）に組合せることにより
計算されるが、これらはすべて可視スはクトルの波長（
λ）の両数である。三刺激値を決定する方程式は以下の
通りでおる。

この三刺激値を使用して色および色差のネに知覚に関連
する色彩記述値を計算することができる。使用しうる多
くの記述値の組合せの一つは（４Ｅ！ＬＡＢ知覚的色彩
知覚−＃　（ｃｒｇｂＡａ　ｐｅｒｏｅｐｔｕａｌｃｏ
ｌｏｒ　５ｃａｌｅ　）であり、これは国際照明委員会
により推奨されている。（［Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉ
ｏｎｓｏｎ　　Ｕｎｌｆｏｒｍ　　Ｃｏ１ｏｒ　　５ｐ
ａｃｅｓ、　　Ｃｏ１ｏｒ　　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｇ
ｑｕａｔｔｏｎｓ、　ｐｓｙｃｈｏｍｅｔｒｉｃ　Ｃｏ
１ｏｒ　’１”ｅｒｍｓ　ＪサブリメントＮｎ２−Ｃ工
Ｅ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｎｎ　１５　（ｇｌ、３
．１　）−］（１− １９７１／ＣＴ（１，３）　１９７Ｂ、　（Ｂｕｒｅａ
ｕ　Ｃｅｎｔｒａｌ　ＤｅＬａ　ｃ工ｇ　）’］ 三刺激値の変換を使用して明度（ＬＩ）、赤色件／緑色
性（ａｌ）、黄色性／青色性（ｂＩ）、彩Ｉｔ　（Ｃ）
　ｉたは色相（Ｈ）を記述する知覚的色彩値を計算する
ことができる。色けり、ａ、　ｂまたはり、Ｃ，Ｈ値の
組合せによ抄完全に描写される。

国際照明委員会により規定されている次の方程式は三刺
激値をり、ａ　　ｔｌ−よびｂ　と関連させる。

Ｌ”＝１１６（Ｙ／ｙｏ）１／３　１６ａ”＝５００ｒ
　（ｘ／ｘｏ）’　／　３−（Ｙ／ＹＯ）１　／３１ｂ
”＝２０ｏｒ（Ｙ／ｙｏ）１／３−（ｚ／ｚｏ）１１３
’］この場合、ＸＯ，ＹＯおよび２０は与えられた照射
に対する完全白色体の三刺激値であり、Ｘ、　Ｙおよび
２は色に対する三刺激値である。

彩度（５ａｔｕｒａｔｉｏｎ　）　（Ｃ）および色相（
Ｈ）記述値は次のようにａｌおよびｂＩ値に関係してい
る。

ｃ＝（ａｌ２−１−ｂ傘２　）１　ｌ　２Ｈ＝ｊａｎ−
”　（ｂ”／　ａ”　） 往々にして色例えば塗料の試料パッチを標準の色に比較
して、その差を測定し、次いで適当な添加剤によって試
料を調整して許容される標準値内の試料とすることが要
求される。色の標準とパッチ試料の色の違いは次のよう
に記載される。

△■・“＝Ｌ＊（パッチ）−ｒ、＊（標準）へａ＊＝ａ
＊（パッチ）　−ａ”　（標準）△ｂ＄＝ｂ＊（パッチ
）ｂＩ　（標準）得られた値は明度（△Ｌ＊）、赤色性
／緑色性（△ａ＋ｋ）および黄色性／青色性（△ｂ＊）
の視覚的評価に合致する。

それ以上の譲論は、三刺激値（ｘ、　ｙ、　ｚ　）およ
び知覚的色彩値（Ｌ９、ａｌ、ｂＩ、Ｃ，Ｈ）を使用し
てゴニオクロマチック色彩測定に対する照射および観測
の条件の変化の影響を定量化させる。

使用される特定の色彩記述値はこの課題に使用されうる
三刺激値の変換の多くの可能な選択の一つにすぎない。

メタリック塗料に対する三刺激値および従ってビ、ａｌ
、ｂＩ　値は塗膜の観測角度の規則的変動によって規則
的に変化する。第１図には溶液ラッカー中等奪赤色メタ
リック色の方向性色彩挙動が示されている。試料はアル
ミニウム基材上に慣用の空気噴霧をスプレーし、次いで
１５５℃で３０分焼成することにより調製された。標準
白色（Ｂａ５ｏ、　）に対する反射係数測定は種々の測
定配置で反射特性を測定するように特に設計された反射
分光光度計を使用して６組の照射および観測方向で実施
された。この装置は本質的には光源、モノクロメータ−
１可変測定配置モジユール、光検出器および関連する制
御および読みとりエレクトロニクスよりなっている標準
分光光度計である。各測定形状配列に対する反射係数を
使用して前述のようにして三刺激値を計算する。第１図
には三刺激値Ｘ、Ｙおよび２の角度依存性が説明されて
いる。角度は正反射角（または「鐘面」角）から測定さ
れる。

第１図に使用された値は以下の通りである。

Ｙ　　　　　　　Ｙ　　　　　　　Ｚ １５　　　　６７．６　５７．２　４６．５３５　　　
　２１．２　　１７．３　　１３．３４５　　　　１２
．９　　１０．３　　７．７５５　　　　８．４　　６
．７　　４．８７５　　　　５．０　　５．９　　２．
６９５　　　　５．６　　２．８　　１．９第１図の角
度依存性プロットの解析は以下の３ａを明らかにする。

（１）　　三刺激値は１度変動に関して一定ではない。

従って試料の色＄１をＩＥ確に記載するためには多角度
測定からの値が必要である。

（２）　　プロットは旧反射角からの角度が大きくなる
場合に単Ｈに減少する両数であり、従って蘭学が数学モ
デルがこの曲線を記載する筈である。

（３）　　プロットは曲線であり、数学的モデルは多分
−次式（直、呻）のものより高いものである筈である。

広箭な神々のメタリック色彩に対して同様の角ぜ依存性
プロットが得られた。そしてすべては同様の結果を示す
。これらの結果の意味はそれらがメタリック色彩の特徴
づけおよび規定の問題を定義するということである。す
べてのメタリック色彩は正反射角壇からの測定方向の両
数として同様のカーブをもった単調減少三刺激値を示す
ので、簡単な測定計画を開発させうるような系統的角度
による色彩挙動が存在している。この挙動を充分に特性
づけるためには、複数の測定が要求される。

Ｌ＊、ａ９およびｂｌけ通常塗嗅の色彩の特性づけに使
用される色彩値であるので、これらの値の角度依存性を
満足裏に特性づけするために要求される測定数の決定が
最も重要である。すべての３つの変数のプロン）Ｈ可成
り同じであるので、Ｌ９の角度依存性のプロットに適合
する数学的特性はａ＊およびｂ＊の角度依存性のプロッ
トにもまた適合すると推定することは至当であろう。

明度（Ｌ９）角度依存性曲線に対する種々の数学的モデ
ルの至適適合性は３回の測定を要求する二次式のもので
ある。

これは６つの測定方向のサブセットを使用する種々の予
想モデルにより予想されるように６つの測定方向のＩ＋
”値の平均残差誤差を考察することにより示すことがで
きる。

５７の溶液ラッカーメタリック色に対する６つの測音配
置の反射係数を測定し、そしてこれら配置に対する明変
値ビを計算する。試料は前述のようＫして調製さねそし
て測定された。目的は最小の努力で至適情報を与えるメ
タリック色特性化の系を形成することである。これは６
つの測定配置データのサブセットがすべての６つの配置
における色の明度挙動を予測させるに充分であるかどう
かを考察することによりなされる。−次方程式に基づく
線状メタリック色特性化モデルが開発される。メタリッ
ク明度の角依存性に対するそのような方程式は以下の形
を有している。

Ｌ＝ａ１＋ａ２φ （式中Ｌ８は明度でおり、φは正反射角からの角度であ
り、セしてａｌおよびａ２は少くとも２つの異った測定
方向を使用した測定から適合する各色特定の定数である
）。

同様に次の形を有する二次方程式が使用される。

＊Ｌ＝ａ１＋ａ２φ＋ａ３φ２ （式中変数に脚状例におけると同一であるが但しここで
はもう１つの定ｅ’ｌ　Ｅ’３が加えられている）最低
で３つの測定方向がここでは要求される。

表１は６７のメタリック色の６つの測定配置に対する平
方残差の平均和を示している。平方残差の平均和が低い
場合には、測定方向でのメタリック色の色依存性を記載
するモデルが形成される。

表　　　　　１ メタリック色明度予想に及ぼす 測定方向凋択の効果 ＋！ｒｍ（Ｎ　　　　　　２　　　　　　　　５２９．
ろ２次（２）　　　　　３　　　　　　　１２．５４９
．９ １Ｆ反射角の近くで測定されたもう一つの測定を加える
と、Ｌ＊単位で５２９３から１２．５に予測の平方誤差
の和を減少させる。このことは任意の方向におけるメタ
リック色明度挙動が３つの選ばれた方向での測定から良
好に予窄されうろことを示している。

より多数の測定角度を加えることによって、またはより
多数の測定角度を使用してより高次の方程式を用いるこ
とによってより高い精度を達成させることができる。し
かしそのよう力手段はどれも二角度系よりも１つ多い角
度測定を組み入れた二次モデルを使用することによって
達成しつる精度を顕著にしかも４月外に上昇させるもの
ではない。す彦わち３つの適当に選択された測定方向は
最小測定努力に対してメタリック色に関する最大の情報
を与えるための至適選択である。実施例データは明麿値
に対する至適結果を示す。同様の結果が三刺激値（ｘ、
ｙ、ｚ）、知覚的色値（Ｊ、ｂ“、Ｃ，Ｈ）、色差値（
△ビ、△ａ１、△ｂ”）ｔたはその他の三刺激値からの
変換値に対して得られる。

塗膜の光学的特性づけに関するデータ収集においては、
種々の測定技術を使用できる。第１の技術は光源および
綾測者または検出器の基準点を固定し、そして対象物の
位置を変動させる、対象物調整反射（ＯＭＲ）である。

この技術はここに参考として引用されている米国特許第
６．７１２，７４５号明細書に例示されている。

その他の２つの技術は検出器調整反射（ＤＭＲ）および
照射源調整反射（工ＭＲ）である。ＤＭＲにおいては、
検出器を変動させ、一方光源および対象物を固定させる
。そしてＩＭＲにおいては、照射源または光源を変動さ
せ、一方検出機および対象物はｖ・−１定させる。

前記に論じられているようにデータの解析（ＤＭｎ使用
により集められたもの）はメタリック塗膜中のゴニオク
ロマチック効果の特性づけのだめの至適な測定組合せは
、３つの角度、すなわち（１）正反射角に近い角庁、（
２）正反射角から約４５°および（３）正反射角から遠
い角度で行なわれた測定よりなることが示された。一般
に典型的なメタリック色に対しては、ピ、Ｃ，Ｈ値の角
依存性はそれがＯＭＲ，ＤＭＲ，ＩＭＲまたはこれらの
ある組合せのどれにより測定されたかには関係なく、正
反射角の近くから正反射角の遠い方向に規則的に変動さ
せた任意の一組の角度に対しては二次式を有するもので
ある。従って、０ＩＪＲ。

ＤＭＲまたけＩＭＲのどれが使用されようと５つの測定
がＬ＊、Ｃ，Ｈの角依存性曲線を至適して特性づけるこ
とができる。

第２図はＤＭＲが使用された本発明の好ましい実施の態
様を表わす。入射光源を塗膜テ中豐啼に対Ｅ２て４５°
の角度に位置させる。光学的性質の測定のために３つの
検出機を３つの異なった角度（正反射角から測定して）
に位置させる。

（１）検出機Ｍ１　１５°　（正反射角の近く）（２）
検出機階２　４５°（塗膜表面に垂直）（３）検出機Ｎ
ｎ３　１１σ　（正反射角から遠い）ＩＭＲまたはＯＭ
Ｒ使用の系に対して同一の角度を選ぶことはできないか
もしれないが当業者は適当な角度を容易に決定すること
ができる。

本発明の改善法を使用してメタリック塗膜のみならず任
意のメタリック粒子含有の表面例えば反射性メタリック
フレークを含むプラスチックを特性づけすることができ
る。この改善法はビ、ａｌおよびｂ９値が標準に対して
決宇されている塗料を色直しする場合に４１！ＦＫ有用
である。

この場合、一定の処方に従って塗料パッチを製造する。

このパッチの塗装パネルを製作し、そしてそのび、ａｌ
およびｂＩ値を測定する。往々にして、顔料の変化およ
び顔料分散液の色ドリフトの故に、注意して製造された
場合でさえも塗料バンチは標準に合わない。そのバッチ
の△Ｌ。

△ａ＊および△ｆ値を計算する。それらが許容しつる認
容値の外にある場合には縁り顔料の形状で顔料を添加す
るための計算を行い、そしてそのバッチにこのミルベー
スを加え、そして前記のようにして第２の、？ネルを製
作し、そしてその値を測定する。標準と塗料パッチの間
に許容しうる色マツチが現われるまでこの工程をくりか
えす。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸ、　Ｙ、　Ｚ三刺激値と正反射からの角度と
の関係を示すグラフでありそして第２図は本発明の方法
を実施する好ましい分光光度系の略図である。 憂＊　ｌ１ｉｌ　’三２“人′メ 毛　絞　補　１１：　　書　（方式） 昭和５１ノ年＋２Ｊ−１１４１１ 特訂庁艮官　　志　賀　　　学　　殿 １、ｌｆｌ″１の表示 昭和５９年特許ＩＮ第１７６８８９　号２・Ｒ明ｎ　名
＆％　　メタリック粒子含有表面の光学的性質を機器に
より特性づける方法 ３、補正する者 事１′１との関係　　特許出願人 ４、復代理人 昭和５！ｊ年１１７’１　７１１　　（発送口　昭　５
９・１１・２７）ｌ補正の内容 第１０貞下から第４行ないしＭ１１頁第２行の「Ｃ［Ｒ
ｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ−０・Ｌａ　ＣＩＥ）　
］　Ｊ　ｆ次のとおり補正します。 「〔［レコメンデーションズ・オン・ユニフォーム・カ
ラー・スベーシズ、カラー・ディファレンス・イクエー
ションズ、サイコメトリック・カラーラタームズ（Ｒｅ
ｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ＵｎｉｆｏｒｍＣ
ｏｌｏｒ　５ｐａｃｅｓ　、　Ｃｏ１ｏｒ　Ｄｉｆｆｅ
ｒｅｎｃｅ　Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ。 Ｐｓｙｃｈｏｍｅｔｒｉｃ　Ｃｏ１ｏｒ　Ｔｅｒｍｓ　
）　Ｊサブリメント＋４１１２−シー・パブリケーショ
ン（ＣＩＥＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　）随１５　（Ｒ１
，３，１）　１９７１／ＣＴ（１，３）　１９７８．　
　ビューロー・セ／トラル・ド・う・シー（Ｂｕｒｅａ
ｕＣｅｎｔｒａｌ　Ｄｅ　Ｌａ　ＣＴＪ　］　Ｊ以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）塗料の色彩定数を誘導するために多角度分光光度計
   による測定または比色計による測定を使用してメタリッ
   ク粒子を含有する表面の光学的性質を機器により特性づ
   けるにあたり、３つの多角度測定を使用することからな
   るメタリック粒子を含有する表面の光学的性質を特性づ
   ける方法。 ２）表面がメタリックフレークを含有する塗膜である前
   記第１項記載の方法。 ３）多角度分光光度計測定が対象物調整反射、検出器調
   整反射および照射源調整反射また はこれらの組合せよりなる群から選ばれた技術を使用す
   ることにより行われる前記第２項記載の方法。 ４）検出器調整反射技術を使用した多角度分光光度計測
   定が、光学的に特性づけされるメタリック塗膜に対して
   ４５°の照射角度を使用した場合の正反射角から測定し
   て１５°、４５°および１１０°の角度で実施される前
   記第３項記載の方法。 ５）塗膜のＸ、ＹおよびＺの三刺激値が次の方程式 Ｘ＝＿３＿６＿０ｆ＾８＾３＾０Ｒ（λ）Ｅ（λ）＠ｘ
   ＠（λ）ｄλＹ＝＿３＿６＿０ｆ＾８＾３＾０Ｒ（λ）
   Ｅ（λ）＠ｙ＠（λ）ｄλおよびＺ＝＿３＿６＿０ｆ＾
   ８＾３＾０Ｒ（λ）Ｅ（λ）＠ｚ＠（λ）ｄλ（式中Ｒ
   は反射係数データであり、＠ｘ＠、＠ｙ＠、＠ｚ＠デー
   タは人の眼の感度に基づくデータであり、Ｅは光源から
   の照射であり、そしてλは３６０〜８３０ｎｍの可視光
   源スペクトル中の波長の凾数である） を使用して決定される、前記第４項記載の方法。 ６）明度（Ｌ＾＊）、赤色性／緑色性（ａ＾＊）、黄色
   性／青色性（ｂ＾＊）、彩度（Ｃ）および色相（Ｈ）に
   関する塗膜の知覚的色彩値が次の方程式 Ｌ＾＊＝１１６（Ｙ／ＹＯ）＾１＾／＾３−１６ａ＾＊
   ＝５００〔（Ｘ／ＸＯ）＾１＾／＾３−（Ｙ／ＹＯ）＾
   １＾／＾３〕ｂ＾＊＝２００〔（Ｙ／ＹＯ）＾１＾／＾
   ３−（Ｚ／ＺＯ）＾１＾／＾３〕ｃ＝（ａ＾＊＾＾２＋
   ｂ＾＊＾＾２）＾１＾／＾２およびＨ＝ｔａｎ＾−＾１
   （ｂ＾＊／ａ＾＊） （式中、ＸＯ、ＸＯおよびＺＯは一定の照射に対する完
   全白色体の三刺激値であり、Ｘ、ＹおよびＺは色に対す
   る三刺激値である） を使用して測定される、前記第４項記載の方法。 ７）前記第２項記載のメタリック塗膜の光学的性質を機
   器により特性づける方法において、メタリック塗料を色
   直しする方法が一段階である、方法。