JP2004518768A - ある目標色を作るための染料混合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

ａ）複数の波長λ_ｉ、ｉ＝１、２、……ｎで目標色λの反射率値Ｒ_Ｔ（λ_ｉ）を測定する段階と、ｂ）同じ波長λ_ｉで基板の反射率値Ｒ_Ｓ（λ）を測定する段階と、ｃ）Ｎ個の染料Ｄｎ、ｂ＝１、２、……Ｎ（関連定数ｇ_ｎ、ｋ_ｎを有する）のデータベースからＭ個の染料の一組の濃度ｃ_ｊ、ｊ＝１、２、……Ｍを形成する段階と、ｄ）計算された濃度のＭ個の染料を用いて染料混合物を作る段階とを有し、前記データベースは下記段階、すなわち、ａａ）異なる濃度での染料Ｄｎの組合せの染色を行なう段階、ｂｂ）異なる波長での染色の反射率値Ｒを測定する段階、ｃｃ）関数ｆ（Ｒ）を定める段階、ｄｄ）関数ｆ（Ｒ）と、定数ｇおよびｋを含む濃度ｃとの関係を定める段階、およびｅｅ）各染料Ｄｎについて、計算された値ｆ（Ｒ）、ｃ、ｇ_ｎ、ｋ_ｎが測定値に近似するように定数ｇ_ｎ、ｋ_ｎを決定する段階に従うことを特徴とする、所与の基板に目標色を作るための染料混合物の製造方法。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、染料の配合に関する。
【０００２】
（背景技術）
染色業、特に織物業界では、色合わせを作るのに要求される条件が一層厳格になっており、必要とする染料混合物の配合に不可欠な作業は一層の労力および時間を要するものとなっている。必要とする染料混合物を作るのに要する作業量を減少させるため、目標色を測定することにより該目標色を作ることができる染料混合物の予測方法が進歩している。
【０００３】
このような予測を行う既知の通常の方法として、第一に、目標色を作ると考えられる染料を選択し、次に、各染料を、通常使用されている使用濃度範囲をカバーする異なる濃度で所与の基板に塗布する方法がある。通常、少なくとも６つの濃度が使用されている。
【０００４】
異なる濃度での異なる染色サンプルの反射率値が反射率分光測光器を用いて測定される。この測定は、通常の可視波長範囲に亘って分散された異なる波長で行われる。適当な波長間隔は、４００〜７００ナノメートルの波長範囲について２０ナノメートルの間隔である。
【０００５】
各濃度および各波長での各染料の反射率値は、通常、反射率の関数に変換され、染料濃度に対する反射率値の各関数が得られる。
【０００６】
単一染料の任意に選択された混合物の反射率値の見積りは、単一染料サンプルの反射率関係の関数から行われる。これらの反射率関係の関数から、未染色基板の反射率値を斟酌して、任意の混合物により作られる色の三刺激値（ｔｒｉｓｔｉｍｕｌｕｓ ｖａｌｕｅｓ）が、通常、国際照明委員会（ＣＩＥ）により定められた形態のＸＹＺ値で得られる。
【０００７】
これらの三刺激値は所与の色から経験的に得られる三刺激値と比較され、２組の三刺激値が充分に近接している場合には、選択された任意の濃度により表される染料の配合はマッチングしていると考えられる。２組の三刺激値が、許容できるマッチングが得られるほど充分に近接していない場合には、同じ単一染料であるが異なる濃度をもつ新しい染料混合物が配合され、新しい染料混合物の三刺激値が目標色の三刺激値と比較される。この作業は、マッチングが満足できると考えられるようになるまで反復される。
【０００８】
実際には、反射率値と、これらの反射率値を与える染料の濃度との間には、通常、非線形関係がある。これは、混合物中の染料濃度が高くなると、通常、殆どの染料は基板上に達せず、染料浴中に多量の染料が保有されるからである。この非線形関係は、単一染料の濃度と単一染料の反射率との関係の相間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）による染料混合物の予測を行うことの障害となる。
【０００９】
上記既知の方法は、通常、４０〜６０％の染料予測の成功率、すなわち目標色に対して満足できるマッチングを与えると考えられる染料混合物を作ることの約４０〜６０％の推測が得られる。しかしながら、満足できるマッチングであるとは考えられない場合には、充分に近接したマッチングが得られないとする大きい割合の予測は、現在の実際の状況下では、予測された各混合物の試験染色を行いかつ必要に応じて試験染料混合物を数回補正する必要がある。
【００１０】
単一染料についてなされる測定に基いて染料混合物の予測を行なうことを試みる場合には、他の重大な困難性が生じる。これは、しばしば、ある染料が、これと混合される他の染料の染色能力を変化させ、従って任意の単一染料の染色挙動がどれほど正確に知られていても、この染料は、他の染料と混合されるとき、この染料が単独で使用されるときほど正確には挙動しないことがほぼ確実であることによる。染料が単独で使用されるか混合されるかにかかわらず、基板の存在および／または特性の変化も染料の挙動に影響を与える。
【００１１】
染料混合物を予測して所与の目標色を得るための当該技術分野で慣用されている方法は、これらの染料が混合されるときの単一染料の相互作用を考慮するものではなく、また、これらの予測精度を向上させる明らかな方法は存在しない。
【００１２】
工場で実際に作られるか、或いは工場の条件にできる限り近い条件で、実験室で染料混合物から作られる染料サンプルを予測の出発時点で使用して、予測により所与の基板に所与の色を付すための染料混合物を配合する方法を得ることは、もしもこのような方法が染料混合予測を行なうときに非常に高い成功率が得られるならば染色産業において非常に有効である。
【００１３】
（発明の開示）
本発明は、試験染色を行なう必要性を大幅に低減できる充分に高いだけでなく、徐々に改善することもできる成功率を有する、染料混合物の簡単化された配合方法を提供する。
【００１４】
本発明は、ａ）複数の波長λ_ｉ、ｉ＝１、２、……ｎで目標色λの反射率値Ｒ_Ｔ（λ_ｉ）を測定する段階と、
ｂ）同じ波長λ_ｉで基板の反射率値Ｒ_Ｓ（λ）を測定する段階と、
ｃ）Ｎ個の染料Ｄｎ、ｂ＝１、２、……Ｎ（関連定数ｇ_ｎ、ｋ_ｎを有する）のデータベースからＭ個の染料の一組の濃度ｃ_ｊ、ｊ＝１、２、……Ｍを形成する段階と、
ｄ）計算された濃度のＭ個の染料を用いて染料混合物を作る段階とを有し、前記データベースは下記段階、すなわち、
ａａ）異なる濃度での染料Ｄｎの組合せの染色を行なう段階、
ｂｂ）異なる波長での染色の反射率値Ｒを測定する段階、
ｃｃ）関数ｆ（Ｒ）を定める段階、
ｄｄ）関数ｆ（Ｒ）と、定数ｇおよびｋを含む濃度ｃとの関係を定める段階、および
ｅｅ）各染料Ｄｎについて、計算された値ｆ（Ｒ）、ｃ、ｇ_ｎ、ｋ_ｎが測定値に近似するように定数ｇ_ｎ、ｋ_ｎを決定する段階、
に従うことを特徴とする、所与の基板に目標色を作るための染料混合物の製造方法からなる。
【００１５】
関数ｆ（Ｒ）は、クベルカ−ムンク変換（Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）ｆ（Ｒ）＝（１−Ｒ）^２／２Ｒとして知られているアルゴリズムを使用できるが、チャンドラセカール変換（Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）のような他の変換方法を使用することもできる。
【００１６】
染料の反射率の関数と２つの定数を含むそのそれぞれの濃度との関係は異なる形態にすることができ、１つの適当な形態はｆ（Ｒ）＝ｇｃ／（１＋ｋｃ）である（ここで、ｇおよびｋは２つの定数である）。
【００１７】
これらの２つの定数ｇおよびｋの数値は、最初は任意に選択され、後で実験的に補正される。
【００１８】
定数ｇは、染料浴中に最初に添加された個々の染料の濃度に対する個々の染料の基板によるアップテーク（ｕｐｔａｋｅ）の比と、染料の単位濃度当りの染色された基板により吸収された光量を測定することにより見出すことができる、染料の吸収係数により表される染料の吸収率との積として説明できる。定数ｋは、基板による個々の各染料のアップテークと、染料浴中に最初に添加された染料の濃度との関係の線形性からの偏差を表すものである。
【００１９】
基板の反射率を考慮に入れかつ上記公式を染料の混合物に拡張すれば、上記公式は数１となり、添数字は、それぞれの成分染料を識別するものである。
【００２０】
【数１】

色の三刺激値は、ＣＩＥにより定められた色のＸＹＺ値とするのが便利である。
【００２１】
これらの値が三刺激値として使用されるＸＹＺ値は、ＣＩＥにより定められた下記の関係から得ることができる。
【００２２】
Ｘ＝ΣＲＥｘ
Ｙ＝ΣＲＥｙ
Ｚ＝ΣＲＥｚ
各値は前記全ての波長について合計される。ここで、Ｅは、ＣＩＥにより定められている、選択された光源（例えば昼光または他の光源）の光学的分布であり、
ｘ（赤色）
ｙ（緑色）
ｚ（青色）
は、赤色、緑色および青色の標準的観測者の色覚に基く、ＣＩＥにより定められた係数である。また、Ｅ、ｘ、ｙ、ｚの値は、刊行されている表から得ることができる。
【００２３】
本発明の方法はまた、情報フィードバックまたは逐次代入法を用いることにより、データベースの情報を規則的に更新しかつ補正する付加段階を設けることができる。この付加段階では、各波長での所与の染料混合物中の個々の各染料についての２つの定数が規則的に一層正確にされ、かつ染色技術の変化および染料混合物および基板に使用される個々の染料の物理的特性の変化を考慮に入れるため更新される。この付加段階は、多数の異なる色が作られることによりサンプル数が増大するときに行なわれる。新しい染料混合物の反射率値が得られると、これらから、上記方法により新しい定数が得られる。サンプル数が多いほど、定数は正確になる。使用される染料の物理的特性の変化または染色方法の変化があるときは、定数は順次更新される。最初にデータベースを作る早期の段階において、上記のように組み合わされた反射率値には、このような反射率値が記憶されている場合には、既にデータベースに存在する幾つかの反射率値を含めることができる。このことは、利用できる新しい反射率値が極く僅かである場合には好ましいことであるが、染色工場からは多数の染料混合物の反射率値を入手できるので、データベースに記憶された元の反射率値は廃棄され、将来の使用のために新しい反射率値がデータベースに入力される。新しい付加染料サンプルを入手できるようになると、これらの定数は廃棄される。染料サンプルの特性が変化する間または染色技術が変更される間に非常に多数のサンプルを用いてこの方法を反復すると、この染料予測方法は染色作業時の変化に遅れないようにするだけでなく、一層正確になりかつ優れた色マッチングを得ることが確保される。
【００２４】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の理解を容易にするため、本発明の方法をより詳細に以下に説明する。以下の説明において、異なる組合せの成分染料を含有する異なる染料混合物にはＡ、Ｂ、Ｃ…の名称を付し、各染料混合物の成分染料の異なる濃度には１、２、３…の番号を付すものとする。従って、例えばＡ１およびＡ２は、異なる濃度の同じ成分染料を含有する染料混合物を意味することになる。
【００２５】
異なる濃度１、２、３…での異なる色の異なる組合せを含む多数の染料混合物Ａ、Ｂ、Ｃ…を作り、これにより染料混合物Ａ１、Ａ２、Ａ３…Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…等を形成することにより、データベースの用意を開始する。所与の基板ピースがこれらの色混合物により染色され、各サンプルの反射率値Ｒが、可視スペクトルの範囲の幾つか（通常は１６）の異なる波長、すなわち４００ナノメートルの下方波長から７００ナノメートルの上方波長までの波長で測定される。前記反射率値は、ここで、例えばアルゴリズムｆ（Ｒ）＝（１−ｒ）^２／２Ｒにより、反射率の関数ｆ（Ｒ）に変換される。同じアルゴリズムを用いて、同じ波長での未染色基板の反射率値Ｒ_Ｓが測定されかつ反射率の関数ｆ（Ｒ_Ｓ）に変換される。前記各波長での各成分の濃度１、２、３…に対する全ての染料混合物Ａ１、Ａ２、Ａ３…の真の反射率値の関係が、前記各波長での各成分染料について２つの定数ｇ、ｋを導入したアルゴリズムにより表される。このアルゴリズムは前述のものでよい。すなわち、次式数２のようになる。ここで、添字１、２、３…は、染料混合物のそれぞれの成分染料１、２、３…を表すものである。
【００２６】
【数２】

予め用意した全ての染料混合物のｆ（Ｒ）−ｆ（Ｒ_Ｓ）の実験的に得た値および成分染料の濃度ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３…から、数２は、ポリトープ（ｐｏｌｙｔｏｐｅ）として知られている逐次代入法により解かれ、各波長での各染料のｇおよびｋの値が得られる。３成分染料混合物を形成する３つの染料が存在しかつ反射率値が１６の異なる波長で測定される場合には、１６の各波長で各染料混合物について６つ（各成分染料について２つ）の定数があり、各染料混合物Ａ、Ｂ、Ｃ…について全部で９６個の定数が得られる。これらの定数は、染料濃度とは事実上独立している。
【００２７】
それぞれの染料混合物についてのこれらの定数はデータベースに記憶され、他の色を作るべく染料を配合するのに更に使用される。前記他の色のそれぞれの反射率値および染料濃度も記憶される。
【００２８】
定数は、染色工場で作られる色の範囲が増大するときに、規則的により正確になされかつ更新される。これは、染色工場からの情報のフィードバックにより行なわれる。個々の染料の各組合せＡ、Ｂ、Ｃ…から多数の色が作られるとき、各染料混合物Ａ、Ｂ、Ｃ…について得られる異なる反射率値が上記アルゴリズム（１）においてそれぞれの染料濃度に使用され、各波長での各成分についての新しく更新された定数ｇおよびｋを作る。
【００２９】
所与の目標色を所与の基板にマッチングさせる染料混合物を見出すべく、前記波長範囲の各波長での目標色の反射率値が実験的に見出される。
【００３０】
ＣＩＥにより定義されているＸＹＺ値に関して都合よいことに、目標色の三刺激値は、既に説明した式から次のように見出される。
【００３１】
Ｘ＝ΣＲＥｘ
Ｙ＝ΣＲＥｙ
Ｚ＝ΣＲＥｚ
ここで、前記各波長での所与の基板の反射率値（Ｒ_Ｓ）が見出されて反射率の関数に変換され、かつ目標色を作るのに適した染料混合物ＡまたはＢまたはＣ…が選択されて、各波長での各成分染料についての定数ｇおよびｋがデータベースから抽出されかつ成分染料の任意に選択された濃度ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３…と一緒に次式数３に代入され、かくして各波長についてのｆ（Ｒ）−ｆ（Ｒ_Ｓ）が見出される。各波長ｆ（Ｒ）での分かっているｆ（Ｒ_Ｓ）が見出され、式ｆ（Ｒ）＝（１−Ｒ）^２／２Ｒを用いてＲに変換される。
【００３２】
【数３】

全ての波長でのＲの値から、作られた染料混合物のＸＹＺ値が次式から見出される。
【００３３】
Ｘ＝ΣＲＥｘ
Ｙ＝ΣＲＥｙ
Ｚ＝ΣＲＥｚ
目標色のＸＹＺ値と、提案された染料混合物のＸＹＺ値とが比較され、これらのＸＹＺ値が許容できるほど近接しているならば、任意に選択された濃度ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３を使用して、必要とする染料混合物を作る。両ＸＹＺ値が許容できないほどの量だけ互いに異なっている場合には、ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３の新しい値を選択して、良いマッチングが得られるまで演算を反復する。
【００３４】
また、提案された染料混合物のＸＹＺの受け入れられない値をＸ±δＸ、Ｙ±δＹ、Ｚ±δＺに変えることにより、前記ＸＹＺの受け入れられない値が目標色のＸＹＺ値と一致するようになることを考察することにより初期値を試した後に、ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３に必要とされる新しい値の精密な評価を行うことができる。この手法を用いることにより、ｃ_１±δｃ_１、ｃ_２±δｃ_２、ｃ_３±δｃ_３を計算することができる。この計算は既知の数学的原理を使用するものであり、ここに説明する必要のないものである。
【００３５】
データベースに記憶させるべき第一定数を使用すれば、特定の目標色を得るか、マッチングさせるのに必要な染料混合物の正確な予測を約７０％の成功率で行なうことができることが判明している。これは、成功率が４０〜６０％である既知の染料混合物予測方法に比べてかなりの進歩である。しかしながら、上記フィードバックの原理を使用すれば、所与の色にマッチングさせるべき染料混合物を１００％近く（多くの場合は、１００％）の精度で予測できることが、多くの生産試験で判明している。このことは、染色工場での予備試験染色または定期的チェックを行なうことを全く要せずして、多量の材料の染色を安全に遂行できることを意味している。この方法は、最初は、各波長での各染料について２つの定数を主として使用することにより染料の相互作用を斟酌し、かつ基板およびフィードバックを用いることにより、染料自体の変化および／または使用する染色技術の変更にかかわらず、大量の染色を確実に続けることを確保する。
【００３６】
どの商業的染色工場でも比較的短時間で多くの異なる色が処理されるため、実際には系統的かつ実験室的なアプローチを上記のように使用できるが、系統的アプローチは、必要に応じて、商業的活動では良く表現されない色に関する「埋め合せ（ｆｉｌｌ ｉｎ）」への系統的アプローチを使用して、生産染色に行なわれる特別な測定を選択的に行なうことができる。
【００３７】
いずれにせよ、本願に開示した技術は、適度に充分なデータベースに従うならば従来技術の手順より明らかに優れたものであり、このデータベースを使用すれば、例えば緑色の染料に基いて主として従うデータから、適度な精度で、褐色の染料が得られる染料混合物をかなりの自信をもって予測できるであろう。

Claims (12)

1. ａ）複数の波長λ_ｉ、ｉ＝１、２、……ｎで目標色λの反射率値Ｒ_Ｔ（λ_ｉ）を測定する段階と、
   ｂ）同じ波長λ_ｉで基板の反射率値Ｒ_Ｓ（λ）を測定する段階と、
   ｃ）Ｎ個の染料Ｄｎ、ｂ＝１、２、……Ｎ（関連定数ｇ_ｎ、ｋ_ｎを有する）のデータベースからＭ個の染料の一組の濃度ｃ_ｊ、ｊ＝１、２、……Ｍを形成する段階と、
   ｄ）計算された濃度のＭ個の染料を用いて染料混合物を作る段階とを有し、前記データベースは下記段階、すなわち、
   ａａ）異なる濃度での染料Ｄｎの組合せの染色を行なう段階、
   ｂｂ）異なる波長での染色の反射率値Ｒを測定する段階、
   ｃｃ）関数ｆ（Ｒ）を定める段階、
   ｄｄ）関数ｆ（Ｒ）と、定数ｇおよびｋを含む濃度ｃとの関係を定める段階、および
   ｅｅ）各染料Ｄｎについて、計算された値ｆ（Ｒ）、ｃ、ｇ_ｎ、ｋ_ｎが測定値に近似するように定数ｇ_ｎ、ｋ_ｎを決定する段階、
   に従うことを特徴とする、所与の基板に目標色を作るための染料混合物の製造方法。
2. 前記関数ｆ（Ｒ）は、クベルカ−ムンク変換ｆ（Ｒ）＝（１−Ｒ）^２／２Ｒとして知られているアルゴリズムであることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記段階ｅｅ）は逐次代入法で行なわれることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記段階ｅｅ）の関係は、ｆ（Ｒ）＝ｇｃ／（１＋ｋｃ）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
5. 前記段階ｃｃ）の関数ｆ（Ｒ）は（１−Ｒ）^２／２Ｒであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
6. 前記段階ｂｂ）で測定された反射率値はＣＩＥにより定められた色のＸＹＺ値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
7. 前記染色は、当該染料産業で慣用されているような組合せの染料濃度を用いて行なわれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
8. 試験的染色を系統的に行なうことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
9. 前記濃度は、系統的試験で５％ずつのステップで変化されることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記染色は商業的染色として行なわれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
11. 前記系統的染色は、商業的染色でデータ収集期間に不充分に覆われた色を覆うように行なわれることを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 前記データベースは、段階ａ）〜段階ｅ）により用意された染料混合物からのデータに加えて、段階ａａ）〜段階ｅｅ）を再度行なうことにより修正されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。