JP2006513880A - 所望の外観を有するプラスチック製品の設計方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、所望の外観を有するプラスチック製品の設計方法を提供する。この方法は、所望の外観を得ること、更に一組の仮想製品パラメーターから製造パラメーターを得ることを含む。本発明は、目標製品の外観（目標製品外観）を特性決定し、次いで仮想製品パラメーターを目標製品外観に適合させる工程を含むことができる。

Description

本発明は、所望の外観（appearance）を有するプラスチック製品の設計方法に関する。

プラスチック製品は今日では世界中で一般的に使用されている。プラスチック部品は、種々のサイズ、形状及び外観を有する製品の製造における汎用性を比較的低コストで製造業者に提供する。

プラスチック部品の外観は、対象の色及び表面テキスチャー（きめ、肌）の組合せをヒトの眼がどのように感知するかによって決まる。製品の表面テキスチャーは、製品の外観において重要な役割を果たし得る。例えば表面テキスチャー特性は異なる角度で目視又は照明するときに単一の製品の外観を異なるようにすることができる。

所望の外観を有するプラスチック製品の設計及び製造は、難しく且つコストのかかる試みである場合がある。現行の多くの設計方法は、外観への着色の寄与は考慮するが、表面テキスチャーの寄与は考慮しない。典型的には、所望の外観を有する製品を得るのに適当な製造パラメーターを規定するためには、製品の製造、それに続く製造パラメーターの修正及び別の製品の製造という反復法が必要である。適切な外観を有さない製品の製造に時間と金を要する。所望の外観を有するプラスチック製品の設計及び製造に必要なコスト及び労力を最小に抑えると同時に、種々の照明及び目視条件下において所望の外観を有する製品を設計することが望ましい。

第１の態様において、本発明は、（ａ）照射角及び視角の一つより多い組合せ下において、ミクロ表面テキスチャーによる外観を含む外観の表面反射率成分及び内部カラーを明らかにするのに充分詳しく、そして製造パラメーターを規定するのに充分な一組の仮想製品（virtual article）パラメーターから、所望の外観を有する仮想製品を形成せしめ、そして（ｂ）この一組の仮想製品パラメーターから製造パラメーターを特定する工程を含んでなる、プラスチック製品の設計方法である。

第２の実施態様において、本発明は、工程（ａ）の前に更に、目標外観を有する目標製品の外観を特性決定し且つ一組の仮想製品パラメーターが、目標製品と許容できる程度に同様な外観特性を有する製品に一致するまで、一組の仮想製品パラメーターを修正する少なくとも１つの工程を含む。

第１又は第２の実施態様の１つの望ましい変形において、工程（ａ）は、所望の外観を有する仮想製品を生成する最終の一組の仮想製品パラメーターが特定されるまで、反復法で、一組の仮想製品パラメーターのうち少なくとも１つの仮想製品パラメーターを修正し、且つその一組の仮想製品パラメーターから仮想製品を生成することを含んでなり、工程（ｂ）の一組の仮想製品パラメーターは最終の一組の仮想製品パラメーターである。

本発明の目的は、照射角及び視角の一つより多い組合せにおいて所望の外観を有する製品の製造パラメーターを生成するのに有用な方法を提供することにある。この方法は、所望の外観を有する製品の製造パラメーターを決定するための試験製造の必要性を最小限にするか又は排除することにある。

本発明は、照射角及び視角の一つより多い組合せ（即ち、一つより多い照射角、視角、又は一つより多い照射角及び視角）において望ましい外観を有するプラスチック製品の設計及び製造に有用な方法である。ここで、プラスチック製品は、プラスチック表面から生じる外観を有する任意の製品を含む。例えばプラスチック製品はプラスチック組成物から成ることができる。他の例として、プラスチック製品は、プラスチック組成物表面を有する金属構造を含むことができる。この例の範囲内において、本発明は、プラスチック組成物の表面の設計に特に有用である。

本発明は、物理的製品を実際に製造する前に、照射角及び視角の種々の組合せ下における製品の試験を可能にする仮想製品の生成を含む。仮想製品は一組の仮想製品パラメーターから生成する。仮想製品パラメーターは、特定の型の仮想製品（例えば、コンピューター・モニター・スクリーン上の画像又はホログラフ画像）を規定するに充分であり、製品のミクロ表面テクスチャーを考慮するのに充分な詳細を含む。仮想製品パラメーターは、所望の外観を有する仮想製品が得られるように調節できる。

仮想製品パラメーターはまた、製造パラメーターを規定するのに充分なものである。製造パラメーターは、対応する仮想製品パラメーターから生成される仮想製品と同様な外観、望ましくは「実質的に同様な」外観を有する有形製品（physical article）を製造するのに適当な情報を提供する。ここで、２つの外観が普通の人（即ち、外観の照合に関して特別に訓練された人でも熟練した人でもでない）の肉眼に同じに見えるならば、１つの外観はもう１つの外観と「実質的に同様」である。

仮想製品パラメーターは、製造パラメーターの形態である場合には、「製造パラメーターを規定するのに充分」であり、あるいは３回又はそれ以下の試験製造により、好ましくは試験製造を行わずに製造パラメーターの形態に変換することができる。ここで、試験製造とは、所望の外観と同じでない外観を有する製品の製造を意味する。本発明の方法は、所望の外観を有するプラスチック製品を設計する時間及びコストを低減できる。

本発明の目的は、「所望の外観」を有する物理的製品を製造するための製造パラメーターを生成することにある。所望の外観は、形状のような物理的特徴、並びに照射角及び視角の２種以上の組合せにおけるカラー及び光反射特性を含む。所望の外観の特定は、仮想製品を生成する前に、仮想製品を生成しながら、又は仮想製品を生成した後に行うことができる。

図１は、本発明の第１の実施態様の望ましい変形に関するフローチャートを示す。まず、工程１０において最初の一組の仮想製品パラメーターを規定し、次いで工程２０においてこれらのパラメーターを用いて仮想製品を作成する。仮想製品は、照射角及び視角の２つ以上の組合せ下において、ミクロ表面テキスチャーによる反射率特性を含む表面反射率特性及び内部カラーから生じる外観を明らかにするのに充分な詳細を有する。工程３０において仮想製品の外観が所望の外観を有するかどうか評価する。仮想製品が所望の外観を有さない場合には、工程３５において仮想製品の生成に用いたパラメーターの少なくとも１つを修正し、再び工程２０及び３０を経る。所望の外観を有する仮想製品を生成する最終の一組の仮想製品パラメーターが得られるまで、必要に応じて、工程３５、２０及び３０を繰り返す。工程４０において、最終仮想製品パラメーターを用いて、物理的製品の製造パラメーターを規定する。場合によっては、工程５０において、物理的製品を生成するための工程４０のパラメーターを用いてこのような物理的製品を製造する。

当業者ならば、本発明の範囲内であるこれらの各工程を実施するための方法が一つより多い場合があることがわかる。各工程を実施するための以下のアプローチは、単なる例であって、各工程の範囲を限定するものではない。当業者にはまた、前述の工程のいずれかの前又は後に追加の工程を用いて、本発明に修正を加えること可能であることがわかる。

工程１０における仮想製品パラメーターは、製品の内部カラー及びミクロ表面テキスチャーによる反射率特性を含む外部表面反射率特性を表現する。仮想製品パラメーターはまた、例えば製品の形状、ポリマー組成物、着色剤組成物、表面テキスチャー及び表面粗さのような製造パラメーターを規定するか又は製造パラメーターに変換するのに充分な形態である。仮想製品パラメーターの正確な形態は、仮想製品を生成するためのアルゴリズム工程２０の使用法によって異なる。適当な仮想製品パラメーターの一例は、製品形状を表現するコンピューター支援設計（ＣＡＤ）ファイル；一組の着色剤及び所望のポリマー組成物の吸光係数（K)、散乱計数（S)及び濃度（Ｃ）；所望のポリマー組成物に関する屈折率（ｎ_r）；製品のマクロ表面テキスチャーの特性決定；並びに表面反射率のミクロ表面テキスチャー効果の表示である。

マクロ表面テキスチャーとミクロ表面テキスチャーとは、プロフィール特徴の大きさが主に異なる。マクロ表面テキスチャーは、肉眼で識別できる表面特徴であり、一般に繰り返しの多い模様を含む。ミクロ表面テキスチャーは、肉眼では直接観察できない表面特徴を意味する。例えば、革しぼ模様はマクロ表面テキスチャーの１つの型であるのに対し、金属表面のサンドブラストによって生じる表面ピットはミクロ表面テキスチャーの１つの型である。一般に、マクロ表面テキスチャーは、製品表面の断面に関するｘ、ｙ、ｚ座標のマップであるトポグラフィー・プロフィールを用いて特性決定する。マクロ表面テキスチャーは、繰り返しの多い模様又はほぼ繰り返しの多い模様であることが多い。トポグラフィー・プロフィールは、マクロ表面テキスチャーに関する繰り返しの多い模様を規定するのに充分であるのが望ましい。マクロ表面テキスチャーを規定するのに適当なパラメーターについては以下に述べる。

工程２０においては、工程１０又は工程３５からの一組の仮想製品パラメーターを用いて仮想画像を生成する。仮想製品は一般に、コンピュータースクリーン上の画像であるが、ホログラフ画像又は印刷画像（例えば写真）を含む任意の型の画像であることができる。種々の照射角及び視角における表面反射率特性を考慮に入れるために修正されたＭａｙａ Ｃｏｍｐｌｅｔｅソフトウェア（Ａｌｉａｓ／Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｓｅａｔｔｌｅ）の１つの型は、コンピュータースクリーン上に仮想製品を生成するために適当なプログラムの一例である。修正されたＭａｙａ Ｃｏｍｐｌｅｔｅソフトウェア（修正Ｍａｙａソフトウェア）は入力変数群として以下のものを使用する：製品形状を規定するＣＡＤファイル；ポリマー組成物及び着色剤の具体的選択に基づく、製品の内部カラーを規定する赤、緑、青（ＲＧＢ）値；マクロ表面テキスチャー外観を規定するトポグラフィー・プロフィールに相関する画像ファイル；表面反射率項を規定するパラメーター；並びに照射角及び視角。望ましくは、加工温度のような製造パラメーターを、仮想製品パラメーターの特定に含める。これは、例えば下記の表面反射率パラメーターの規定の一環として行うことができる。

製品に望ましい内部カラー成分は、例えば一連の着色剤及び所望のポリマー組成物に関してＫ、Ｓ及びＣ値を指定することによって規定する。種々の着色剤及びポリマー組成物の組合せに関する内部カラーコントリビューションの視覚化には、Ｃｈｒｏｍａｃａｌｃ（Ｄａｔａｃｏｌｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｌａｗｒｅｎｃｅｖｉｌｌｅ，ＮＪ，ＵＳＡ）、Ｐｒｏｐａｌｌｅｔｅ（ＥＣＳ、Ａｎｔｗｅｒｐｅｎ，Ｂｅｌｇｉｕｍ）又はＣｙｇｒｅｃ（ＣＩＢＡ，Ｂａｓｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）のようなソフトウェアプログラムが有用である。ポリマー組成物及び着色剤に関するＫ、Ｓ及びＣ値を、スタンダード・カラー・セオリーを用いて修正Ｍａｙａソフトウェアに使用するためのＲＧＢ値に変換する。

トポグラフィー・プロフィールによって特性決定された製品のマクロ表面テキスチャーを視覚的に表す、トポグラフィー・プロフィールに相関する画像を生成する。このトポグラフィー・プロフィールは、例えばトポグラフィー・プロフィールのライブラリーから又は新しいトポグラフィー・プロフィールを生成することによって得ることができる。新しいトポグラフィー・プロフィールは、例えば望ましいテキスチャーを有する表面のトポグラフィー・スキャンを実施することによって生成する。トポグラフィー・プロフィールを得るためのトポグラフィー・スキャナーは市販されており、その例としては、ＮＴ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ（Ｖｅｅｃｏ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）；ＭｉｃｒｏＰｒｏｆ（ＦＲＴ Ｂｅｒｇｉｓｃｈ−Ｇｌａｄｂａｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）；及びＷａｖｅｓｐｅｅｄ １０１２（Ｈｏｍｍｅｌｗｅｒｋｅ，Ｓｃｈｗｅｎｎｉｎｇｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ）が挙げられる。多くの異なる表面テキスチャーからプロフィールを集めることによってトポグラフィー・プロフィールのライブラリーを開発するのが望ましい。

照射角及び視角は、例えば、製品表面に対する基準法線に関する、製品に照射する光線の角度（θ_i）、製品表面の基準法線に関する、製品から反射される光線の観測角（θ_o）、及び製品表面によって規定された面上への照射光線の投影像と観測光線の投影像との間の角度を１８０°から引いた角度（φ_o）によって規定する。図２は、照射光線１００、反射光線１１０、基準１２０及び製品１３０に関するこれらの角度の説明図を提供する。

製品のミクロ表面テキスチャーは表面反射率によって表面の外観に影響を与える。表面反射率は、製品表面に入射する光に関する製品表面から反射する光の割合である。表面反射率は外部反射率特性を表し、製品から反射する前に製品表面を通り且つ製品組成物（即ち、ポリマー及び着色剤）と相互作用する光を考慮に入れない。表面反射率は、θ_i、θ_o、φ_o及び光の波長λの関数である。表面反射率は式（１）又は好ましくは式（２）若しくは（３）によって表すことができる：

前記式において、

修正Ｍａｙａプログラムは、下記のレイ−トレーシング（ray-tracing）法と同様な方法で、ｃ₁（λ）、ｃ₂（λ）、ｃ₃（λ）及びｎ_r値を使用して、仮想製品の外観に対する表面反射率成分を決定する。明瞭にするために、ここでは、ｃ₁、ｃ₂及びｃ₃はそれぞれ、ｃ₁（λ）、ｃ₂（λ）及びｃ₃（λ）を示す。屈折率項（ｎ_r）は、有形製品を製造するのに望ましいポリマー組成物のものである。ｃ₁、ｃ₂及びｃ₃値は、特定の屈折率（ｎ_r）を有するポリマー組成物から製造された製品の表面からの反射率特性を決定づける。ｎ_rは所望のポリマー組成物を選択することによって特定する。ｃ₁、ｃ₂及びｃ₃値はレイ−トレーシング・アルゴリズムを用いて決定する。

レイ−トレーシング・アルゴリズムは、まず製品のミクロ表面テキスチャーが光をどの程度分散するかを割り出し、次いでミクロ表面テキスチャー効果と製品のマクロ表面テキスチャーとを合わせる。レイ−トレーシング・アルゴリズムは、古典的なＦｒｅｓｎｅｌ式を用いて、非反射光、即ち製品中に入って反射しない光を考慮に入れる。

レイ−トレーシング・アルゴリズムは、ミクロ表面テキスチャーの選択を必要とする。ミクロ表面テキスチャーの１つの選択方法は、所望のポリマー組成物から製造された、選択されたミクロ表面テキスチャーを有するがマクロ表面テキスチャーのない物理的サンプルの表面反射率を測定することによるものである。物理的サンプルは、特定の加工条件（例えば、成形温度）下において製造する。望ましくは、物理的サンプルは純黒であり、即ち、表面から反射されない光を全て吸収する。このような場合には、反射率値は表面反射率と同じである。あるいは、反射率値から内部カラー成分を差し引く。内部カラー成分は、ポリマー組成物及びそれに含まれる特定の着色剤の関数であり、式４による反射率値に関係する：

｛式中、Ｒ（θ_l，θ_o，φ_o，λ）は反射率値であり、ｋ（θ_l，θ_o，φ_o，λ）は表面反射率成分であり、残りの項は内部カラー成分であり；

θ_l、θ_o、φ_o及びλは前に定義した通りであり；

ｋ₁（λ）は、製品表面から反射する拡散入射光の比であり、公知の項であり（例えば、Ｊ．Ｌ．Ｓａｕｎｄｅｒｓｏｎ，Ｊ．Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃ．ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，３２巻，１２号，７２７〜７３６頁参照）；

ｋ₂は、内部表面反射率（反射される、内側からサンプル表面上に拡散的に入射する光の比率）であって、一般に０．４〜０．６の範囲であり、０．４が最もよく使用される推定値であり；

Ｒ_i（λ）は、クベルカ−ムンク（Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ）式：

［式中、

（式中、

Ｃ_coli及びＣ_polはそれぞれ、着色剤ｉ及びポリマー組成物の濃度であり；

Ｋ_coli（λ）及びＫ_pol（λ）は、それぞれ、波長λにおける着色剤ｉ及びポリマー組成物の吸光係数であり；

Ｓ_coli（λ）及びＳ_pol（λ）はそれぞれ、波長λにおける着色剤ｉ及びポリマー組成物の散乱係数であり；

Ｎは、着色剤の数である）］
に基づいて計算され得る理想的反射率値である｝。

式（４）〜（７）を用いて、内部カラー成分を各反射率値について計算する。反射率値から内部カラー成分を差し引くことによって、有形サンプルのミクロ表面テキスチャーに関する表面反射率が得られる。

照射角及び観測角の一つより多い組合せ及び一つより多い可視波長において物理的サンプルのミクロ表面テキスチャーに関する表面反射率項を求めて、ミクロ表面テキスチャー表面反射率項の配列を決定する。ミクロ表面テキスチャー表面反射率項の配列の決定に使用される照射角及び観測角並びに波長の数が多いほど、ミクロ表面テキスチャーは正確に特性決定できる。一般に、照射角及び観測角の総数は、ミクロ表面テキスチャー表面反射率項の１つの配列において少なくとも３である。一般に、ミクロ表面テキスチャー表面反射率項の配列の決定には、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０及び７００ナノメーター（ｎｍ）の波長値を用いる。

ミクロ表面テキスチャー表面反射率項の配列を式（１）、（２）又は（３）に当てはめて、表面反射率へのミクロ表面テキスチャーの寄与に関連するｃ₁、ｃ₂及びｃ₃項（ｃ_1micro、ｃ_2micro及びｃ_3micro）を特定する。望ましくは、式（１）、（２）又は（３）を選択した後に、方法全体にその式を用いて、表面反射率を求める。

ミクロ表面テキスチャーを選択するための他の方法は、参照表から特定のミクロ表面テキスチャーに関するｃ_1micro、ｃ_2micro及びｃ_3micro値を選択することによる。適当な参照表は、多数の物理的サンプルからのｃ_1micro、ｃ_2micro及びｃ_3micro値を各物理的サンプルに関する加工条件と共に含む。適当な参照表は、多数の特定のミクロ表面テクスチャーに関してｃ_1micro、ｃ_2micro及びｃ_3micro値を求めるための前記方法に従って作成する。望ましくは、新しいミクロ表面テキスチャーが最初に特性決定される場合には、新しいミクロ表面テキスチャーのｃ_1micro、ｃ_2micro及びｃ_3micro値並びに加工条件を参照表に加える。

レイ−トレーシング・アルゴリズムは更に、特定の入射角に関する反射角を計算できるように、マクロ表面テキスチャーの特定を必要とする。マクロ表面テキスチャーを規制するための１つの望ましい方法は、トポグラフィー・プロフィールによる。

特定のミクロ表面テキスチャー、マクロ表面テキスチャー及びポリマー組成物を有するサンプルに関する表面反射率項の配列は、特定の入射角でサンプルを照射する一連の平行光線を用いて計算する。一連の平行光線は、典型的には、空間的に５０マイクロメーター（μｍ）離された、列を成す２００×２００の光線から成り、１列中の各光線は空間的に５０μm離れている。サンプルに達した時に、各光線は種々のスポットでサンプルに衝突する。各スポットはマクロ表面テキスチャーのために種々の高さ及び勾配を有する可能性がある。局所的トポグラフィーをｃ_1micro、ｃ_2micro及びｃ_3micro値と組合せて考慮して、各光線がサンプルからどの程度反射されるかを求める。反射光の総量は、古典的Ｆｒｅｓｎｅｌ式を用いて制限する。各観測角における反射光の量は、各観測角において各光線から反射される光の量を合計することによって求める。結果は、特定の入射角及び複数の観測角におけるサンプルに関する表面反射率計算値の配列である。望ましくは、一つより多い入射角及び波長に関してこの手順を繰り返して、表面反射率値のより大きい配列を求める。一般に、この手順を、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０及び７００ｎｍの波長に関して繰り返す。表面反射率値の配列を式（１）、（２）又は（３）に当てはめて、修正Ｍａｙａプログラムに使用するｃ₁、ｃ₂及びｃ₃値を求める。種々の波長において得られたｃ₁、ｃ₂及びｃ₃値に多項式を当てはめて、可視スペクトルの全ての波長に関する一般式を得る。

工程３０において、修正Ｍａｙａプログラムを用いて、仮想製品を生成し且つ製品の外観を評価する。望ましくは、照射角及び視角の一つより多い組合せに関して仮想製品を生成して、製品が異なる条件下でどのように見えるかを調べる。

仮想製品が望ましい外観を有さない場合には、工程３５に進んで、少なくとも１つの仮想製品パラメーターを修正し、仮想製品を再生成する。典型的には、着色剤濃度を修正して、内部カラー特性を左右するＲＧＢ値を再規定し、更にマクロ及びミクロ表面テキスチャーを修正して、表面反射率特性を修正する。ポリマー組成物の修正も可能であり、これは内部カラー特性（ポリマーのＫ、Ｓ及びＣ値による）及び表面反射率特性（ポリマー組成物の屈折率の関数である）の両者に影響を与える。当業者ならば、各パラメーターが製品の外観にどの程度影響を与えるかを特定することができ、従って工程３５を経る必要な反復数を最小限に抑えることができるであろう。

工程３０における評価が仮想製品を望ましい外観を有するものと認めたら、その仮想製品を規定するのに使用された仮想製品パラメーターは最終仮想製品パラメーターである。工程４０は、最終仮想製品パラメーターの規定に使用された製造パラメーターの特定を含む。工程４０からの製造パラメーターは、物理的製品、望ましくは所望の外観と同じ、好ましくは実質的に同じ外観を有する物理的製品を製造するのに適当である。製造パラメーターは一般に、ポリマー組成物、着色剤及び着色剤組成物、マクロ及びミクロ表面テキスチャー、製品形状並びに加工条件である。これらのパラメーターは、仮想製品パラメーターを求めるのに使用されたものなので、すぐにわかる。例えば、加工条件に関しては、ｃ_1micro、ｃ_2micro及びｃ_3micro値を求めるのに使用した物理的サンプルの加工条件を用いる。

当業者ならば、ミクロ表面テキスチャー及びマクロ表面テキスチャーを製品形状パラメーターと組合せて使用して、所望の外観を有するプラスチック製品の成形に適当な金型を製造できる。金型の製造には費用がかかる。これは、本発明が設計及び製造プロセスにおいて時間及び金を節約する部分の１つである。この方法は、所望の外観を有する製品の製造に適当であることが既にわかっている製造パラメーターを金型の直接製造に、更にミクロ表面テキスチャーを規定する程度まで使用する。結果として、この方法は、金型製造の前に所望の外観を有する製品に関して仮想製品の生成もミクロ表面テキスチャーの特定も利用しない設計方法に比較して、試験製造用の金型の必要性を減少させる。

所望ならば、この方法は更に、工程４０からの製造パラメーターを用いて所望の外観と同様な、好ましくは実質的に同様な外観を有する物理的製品を所望のポリマー組成物から製造する工程５０を含むことができる。工程４０からの製造パラメーターは、所望の外観と同様な又は実質的に同様な外観を有する製品を得るために、試験的製造によるわずかな修正を必要とする場合がある。しかし、製造パラメーターはマクロ及びミクロ表面テキスチャーから外観への寄与を既に規定しているので、この方法で必要な試験的製造は、他の公知の方法（特に、外観への着色の寄与のみを考慮する方法）の場合よりも少ない。一般に、所望の外観と同様な、好ましくは実質的に同様な外観を有する物理的サンプルを得るのに必要な、工程４０からの製造パラメーターを再規定する試験的製造は５回未満、好ましくは３回未満、更に好ましくは２回未満であり、最も好ましくはゼロ回である。

本発明の第２の実施態様は、目標製品の外観と同様な、好ましくは実質的に同様な所望の外観（所望の目標外観）を有するプラスチック製品の設計方法である。図３は、第１の実施態様の工程を追加の工程と共に含んでなる、第２の実施態様の１つの変形である。

工程１は、目標製品からの目標外観の特性決定である。目標製品は、プラスチック又は皮革、金属、ガラス若しくは木材のような、プラスチック以外の材料であることができる。目標製品の特性決定は、様々な波長及び２種以上の照射角、視角又は２種以上の照射角及び一つより多い視角において目標製品の内部カラー特性及び表面反射率特性を捕らえるような方法で行う。照射角及び視角の一つより多い組合せにおいて反射率値の配列を測定することは、このような特性決定を行うのに好都合な方法である。反射率値は、特定の波長、照射角及び視角における入射光線に関する反射光線の割合を示す。

反射率値の配列によって製品を特定決定するために、製品に可視スペクトルの多数の可視波長を含む光（４００〜７００ｎｍ）を、好ましくは全可視波長を含む白色灯を用いて照射する。分光計を用いて、特定の照射角及び視角における反射光線の複数の可視波長に関して反射率値を測定する。望ましくは、可視スペクトル全体で１０ｎｍ毎に反射率値を収集し、結果として、特定の照射角及び視角において３１個の反射率値を得て、反射率値のスペクトル配列を決定する。製品の外観の最適な特性決定のためには、照射角及び視角のできるだけ多くの組合せに関して反射率値のスペクトル配列を収集するのが望ましい。少なくとも１種の他の照射角、視角又は両者に関する反射率値のスペクトル配列を収集して、目標製品の外観を特性決定する反射率値の配列、Ｒ（θ_o、θ_i、φ_i、λ）を決定する。

反射率値の別の測定方法として、顧客が反射率値を用意することもできるし、所望の反射率値のデータベースから反射率値を検索することもできる。

工程１０及び１５は、工程1に関して任意の時点で実施する。工程１０は、第１の実施態様と同じである。工程１５では、仮想製品パラメーターを、工程１において目標製品を特性決定するのに使用されるパラメーターに相当する形態に変換する。例えば、工程１が反射率値の配列をもたらす場合には、工程１５において、工程１０からの仮想製品パラメーターを反射率値の配列に変換する。この変換は式（４）を用いて行う。式（１）、（２）又は（３）及び第１の実施態様に関して記載したレイ−トレーシング法を用いて式（４）に関してｋ（θ_l、θ_o、φ_o、λ）項を計算する。所望の特定の着色剤及びポリマー組成物に関して式（４）〜（７）を用いて且つ残りの項に関して指定された値を用いて内部カラー成分を計算する。

工程１及び工程１５における反射率値の配列は、互いの比較を容易にするために、同じ照射角、視角及び波長において値を得るのが望ましい。

工程１及び１５の完了後、工程５において、仮想製品の外観特性を目標外観の外観特性と比較して、それらがどの程度一致しているかを評価する。例えば２つの反射率値配列を直接比較するのが適当である。また、反射率値をＬ、ａ、ｂ値に変換して、目標製品のＬ、ａ、ｂ値配列を仮想パラメーターのＬ、ａ、ｂ値配列と比較するのも適当である。反射率値配列の適合は、Ｌ、ａ、ｂ値の適合よりもより正確なフィット性を可能にする。しかし、反射率値をＬ、ａ、ｂ値に変換すると、互いに比較される（又は適合させる）必要のある項の数が減少するが、重要な外観情報が失われないので、適合がより簡単になる。ＣＩＥ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ＮＲ １５．２，１９８６ Ｖｉｅｎｎａ ＰＯ Ｂｏｘ １６９，Ａｕｓｔｒｉａは、反射率値をＬ、ａ、ｂ値に変換する方法を記載している。

工程７においては、仮想製品パラメーターが、目標外観の外観特性と許容できる程度に同様な外観特性を有するか否かを評価する。評価が否の場合には、少なくとも１つの仮想製品パラメーターを修正する必要がある工程９に進み、次いで、工程１５に戻る。使用者が使用するフィッティング・アルゴリズムの型に基づいて、工程７においてどの程度のフィット性が許容され得るかを規定する。一例として、Ｌ、ａ、ｂ値配列中の各値に関して値△Ｅ：

［式中、△Ｌ＝Ｌ_vp−Ｌ_target；△ａ＝ａ_vp−ａ_target；△ｂ＝ｂ_vp−ｂ_target；Ｌ_vp、ａ_vp及びｂ_vpは仮想パラメーター配列に関するＬ、ａ、ｂ値であり；Ｌ_target、ａ_target及びｂ_targetは目標製品配列に関するＬ、ａ、ｂ値である］
を最小にすることによってＬ、ａ、ｂ値を適合させる。

工程７において、目標製品外観特性及び仮想製品パラメーターの外観特性との許容され得る一致が得られたら、工程２０に進み、仮想製品を生成する。工程２０、３０、４０及び５０は、第１の実施態様と同様である。工程２０から工程３０に進み、仮想製品の外観を評価する。外観が所望の外観である場合には、工程４０及び場合によっては更に工程５０に進む。

工程３０において、外観が所望の外観でない場合には、工程３５又は工程９に進む。工程３５及び９は、それらがどの工程の前に来るかを除いては同じである。それらはいずれも、第１の実施態様における工程３５と同様である。工程９は、少なくとも１つの仮想製品パラメーターの修正を可能にし、工程１５に戻すことによって、所望の目標外観の外観特性への仮想製品外観の適合を再び開始する。従って、工程９に進むと、仮想外観特性の目標製品外観特性への適合を再び開始することになる。工程３０から工程９に進むことは、工程２０からの仮想製品の外観が目標製品の外観と極端に異なり且つ目標製品と同様な又は実質的に同様な外観が依然として望ましい場合に特に望ましい。使用者は経験を積むと、何が極端に異なる外観を構成するのかを認識できるであろう。

しかし、仮想製品の外観が所望の目標外観とほとんど同様である場合には、工程３０から工程３５に進む。更に、使用者が所望の目標外観とは異なる所望の外観を有する製品を意図的に設計することを望む場合にも、工程３０から工程３５に進み、工程３５において、少なくとも１つの仮想製品パラメーターを変化させる。工程３５から工程２０に進み、修正仮想製品パラメーターから仮想画像を生成する。工程２０、３０を、そして工程２０が所望の外観を有する仮想製品を生成するまでは工程９又は３５を経る。所望の外観を有する仮想製品を生成したら、工程４０及び場合によっては更に工程５０に進む。

場合によっては、目標製品と既に同様な初期仮想製品パラメーターを特定する工程を第２の実施態様に含める。例えば初期仮想製品パラメーター中のテキスチャー・プロフィールとして目標製品のトポグラフィー・プロフィールを取得し且つ使用すると、工程５における目標製品特性への仮想製品外観特性の適合を容易にすることができる。目標製品のトポグラフィー・プロフィールは公知のトポグラフィー・プロフィール走査法によって取得する。

本明細書は、本発明の範囲内に含まれる各工程の具体的実施方法を示すが、当業者ならば、全ての所定の工程を実施するのに多くの方法があり得ることがわかるであろう。本発明を、本明細書中に開示した各工程の具体的実施方法に限定するものではない。

本発明は、所望の外観を有するプラスチック製品を設計するための方法として役立つと同時に、設計方法において多数の物理的製品を製造する必要性を最小限に抑える。

第１の実施態様の望ましい変形に関するフローチャートを示す。 照射角及び視角を示す。 本発明の第２の実施態様の望ましい変形に関するフローチャートを示す。

Claims (18)

1. （ａ）照射角及び視角の一つより多い組合せ下において、ミクロ表面テキスチャーによる外観を含む外観の表面反射率成分及び内部カラーを明らかにするのに充分詳しく、そして製造パラメーターを規定するのに充分な一組の仮想製品パラメーターから、所望の外観を有する製品を形成せしめ、そして
   （ｂ）この一組の仮想製品パラメーターから製造パラメーターを特定する
   工程を含んでなるプラスチック製品の設計方法。
2. 前記工程（ａ）が、一組の仮想製品パラメーター中の少なくとも１つの仮想製品パラメーターを修正し且つこの一組の仮想製品パラメーターから仮想製品を形成せしめ、所望の外観を有する仮想製品を形成せしめる最終の一組の仮想製品パラメーターが特定されるまでこれを反復し、且つ工程（ｂ）の一組の仮想パラメーターが前記最終の一組の仮想製品パラメーターである請求項１に記載の方法。
3. 前記仮想製品がコンピューターモニタースクリーン上の画像である請求項１に記載の方法。
4. 工程（ｂ）において特定される製造パラメーターが所望の外観と同様な外観を有する有形製品を製造するのに充分なものである請求項１に記載の方法。
5. 前記工程（ａ）が、特定のポリマー組成物及び特定の着色剤に関する吸光係数、散乱係数及び濃度値を用いて、仮想製品に関する内部カラー成分を計算することを含む請求項１に記載の方法。
6. 前記工程（ａ）が、ｃ₁、ｃ₂及びｃ₃値並びに式（１）、（２）及び（３）からなる群から選ばれた式を用いて表面反射率成分を計算することを含む請求項１に記載の方法。
7. レイ−トレーシングアルゴリズムを用いて、ｃ₁、ｃ₂及びｃ₃値を求める請求項６に記載の方法。
8. 工程（ｂ）からの製造パラメーターを用いて有形製品を製造することを更に含む請求項１に記載の方法。
9. 有形製品の製造がプラスチック製品の成形を含む請求項８に記載の方法。
10. 所望の外観と実質的に同様な外観を有する有形製品を製造するのに必要な試験的製造が３回又はそれ以下である請求項８に記載の方法。
11. 目標外観を有する目標製品の外観を特性決定し、且つ一組の仮想製品のパラメーターが目標製品と許容できる程度に同様な外観を有する製品に一致するまで、この一組の仮想製品パラメーターを修正する少なくとも１つの工程を、工程（ａ）の前に更に含む請求項１に記載の方法。
12. 目標製品の外観特性と一組の仮想製品パラメーターの外観特性との類似性を、目標製品に関する反射率値配列を仮想製品パラメーターの反射率値配列と比較することによって評価する請求項１1に記載の方法。
13. 目標製品の外観特性と一組の仮想製品パラメーターの外観特性との類似性を、目標製品に関するＬ、ａ、ｂ値配列を仮想製品パラメーターのＬ、ａ、ｂ値配列と比較することによって評価する請求項１1に記載の方法。
14. 目標製品のトポグラフィー・プロフィールを、一組の仮想製品パラメーターの決定に使用するマクロ表面テキスチャーの規定に用いる請求項１１に記載の方法。
15. 工程（ａ）の所望の外観が目標外観と同一である請求項１1に記載の方法。
16. 工程（ａ）の所望の外観が目標外観と異なる請求項１1に記載の方法。
17. （ａ）ミクロ表面テキスチャーによる外観を含む、照射角及び視角の一つより多い組合せ下における仮想製品の外観及び製造パラメーターを規定するのに充分な情報を含む初期の一組の仮想製品パラメーターを規定し；
    （ｂ）照射角及び視角の一つより多い組合せ下で、ミクロ表面テキスチャーによる反射率特性を含む表面反射率特性及び内部カラー特性から得られる外観を明らかにするのに充分詳しい、この一組の仮想製品パラメーターから仮想製品を生成し；
    （ｃ）前記仮想製品が所望の外観を有さない場合には、少なくとも１つの仮想製品パラメーターを修正して、新しい一組の仮想製品パラメーターを規定し、次いでこの新しい一組の仮想製品パラメーターから新しい仮想製品を形成し、所望の外観を有する仮想製品を生成する最終の一組の仮想製品パラメーターが得られるまでこれを繰り返し実施し；そして
    （ｄ）最終の一組の仮想製品パラメーターから製造パラメーターを特定する
    工程を含んでなるプラスチック製品の設計方法。
18. （ｅ）工程（ｄ）からの製造パラメーターを用いて有形製品を製造することを更に含む請求項１７に記載の方法。

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