JPH0124256B2

JPH0124256B2 -

Info

Publication number: JPH0124256B2
Application number: JP20225981A
Authority: JP
Inventors: Eikichi Uchimura
Original assignee: Toyo Aluminum KK
Current assignee: Toyo Aluminum KK
Priority date: 1981-12-14
Filing date: 1981-12-14
Publication date: 1989-05-10
Also published as: JPS58102134A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、メタリツク塗膜の色調測定方法に
関し、特に、３次元変角光度計を用いるメタリツ
ク塗膜の色調測定方法に関する。メタリツク塗膜は、メタリツク塗装によつて得
られる塗膜であり、その内部構造と入射光線の挙
動を第１図に示す。すなわち、樹脂内に金属粉が
混入されており、これらがメタリツク塗料として
下地の上に塗装され、メタリツク塗膜を形成して
いる。金属粉としては、主に、アルミニウム粉が
用いられている。樹脂としては、主に、アクリル
樹脂が用いられている。第１図は、非着色のいわ
ゆるシルバーメタリツク塗膜の例を示したが、樹
脂中に透明着色顔料を混入すれば、着色メタリツ
ク塗膜が形成される。塗装方法は、静電塗装また
はスプレイによる塗装方法等が用いられる。前記
メタリツク塗膜に入射光線Ｉが入射されると、そ
の一部は鏡面反射光線Ｓとして塗膜表面から反射
され、他は塗膜内部に進入し、金属粉からの反射
光線MRとして反射される。この反射光線MR
は、金属粉の状態により、複雑な様相を呈する。
もし塗膜中に透明着色顔料を含んでいれば、金属
粉からの反射光線MRは着色されたものとなる。メタリツク塗膜の内部構造と入射光線の挙動は
以上のとおりであり、環境の光線の変化によつて
色調、材質感が微妙に変化し、高級感、渋味、落
着き感をもたらし、通常の塗料であるソリツドカ
ラーに見られないデザイン効果を発揮する。メタリツク塗膜は、前述のデザイン効果のゆえ
に、近年、自動車の外装をはじめ、電気機器、事
務機器、精密機器などに広く採用されており、し
かも増加の一途を辿つている。一方、前述のようなメタリツク塗膜の特性はそ
の色調測定方法の困難さをもたらしていた。メタ
リツク塗膜の色調の数値化の試みはかなり以前か
らなされてきたが、メタリツク塗膜の特性を適切
に表現し得る測定方法はまだ見つけられていなか
つた。このため、メタリツク塗膜の色調は、主に
官能試験により目視によつて評価されていたが、
判定員の判定内容にバラツキがある、手間がかか
る、定量的でないなどの欠点があつた。この発明の目的は、メタリツク塗膜の色調を定
量的にしかも簡単に測定でき、さらに、それによ
つて得られる判定内容が、正確な評価能力を有す
る判定員の目視による評価と一致するようなメタ
リツク塗膜の色調測定方法を提供することであ
る。この発明は、要約すれば、３次元変角光度計を
用い、メタリツク塗膜の色調を、「光輝感」、「明
るさ」およびさらに好ましくは「方向性」の３つ
の要素に分けて測定する方法である。ここで、「光輝感」とは、メタリツク塗膜への
入射光線が金属粉の表面から正反射光として強く
反射され、これがために観察者の目にきらきらと
した感じを与える特性をいい、きらきら感とも呼
ばれている。「明るさ」とは、メタリツク塗膜面
の色彩を除いた明るさのことであり、これはシル
バーメタリツク塗膜の場合は白さとして評価され
る。「方向性」とは、メタリツク塗膜に対する入
射光および観察者の位置関係が変化した際の視感
の変化度合を言い、フロツプ性とも呼ばれてい
る。メタリツク塗膜の色調は、前記３要素を含め
て、種々の視覚的要素からなり、単一の要素でそ
の色調を表現することは困難であるといわれてい
る。メタリツク塗膜の色調の測定方法がこれまで
進展を見なかつた大きな理由は、これまで提案さ
れた大部分の方法が、多くの要素を含むメタリツ
ク塗膜の色調を単一の数値で表現しようとしたこ
とに無理があつたものと推定される。本発明者は、実験により、メタリツク塗膜の多
くの視覚的要素のうち、前記光輝感、明るさおよ
び方向性が重要な要素であること、さらに、これ
らに分けて色調を測定すれば、判定員の目視評価
においてもバラツキが少ないことを見出した。第
１表、第２表および第３表の左側半分は、それぞ
れ、光輝感、明るさおよび方向性の目視評価を示
す。各評価において、左端に試験された試料名
を、その右側に５人の判定員Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ
による目視評価順位を、さらにその右側に目視評
価順位のバラツキおよび平均を示す。順位の若い
試料ほど、それぞれ、光輝感、明るさおよび方向
性が大きいことを示す。これらの実験結果は、そ
れぞれ、目視評価においてバラツキが小さく、評
価が正確に成されていることを示す。この発明は、上記３要素の判定を機械的に、定
量的に行なうものである。以下、この発明の実施
例を、図面に基づき説明する。第２図は、この発明に用いる変角光度計を示
す。変角光度計は、光源および受光器を有し、被
測定試料への光束の入射角および当該試料からの
反射光の受光角をそれぞれ独自に変角し得る３次
元光学系の代表的なものであり、ゴニオフオトメ
ータ（Goniophotometer）とも呼ばれている。
変角光度計は、大きく分けて、光源部１および受
光部３からなり、受光部３の中に被測定試料２が
設置される。試料２および受光部３は、それぞれ
独自に回転可能である。光源部１は光源１１を有
する。光源１１は白色連続光源であり、タングス
テンランプ、ハロゲンランプなどにより得られ
る。受光部３は光電子増倍管などの受光器３１を
有する。光源１１からの光は、拡散板、絞りを通
過し、レンズによつて平行光となり、試料２に達
する。試料２によつて反射された光は、レンズ、
プリズム、絞り、拡散板などを通つて受光器３１
に達し、これによつて、試料２の反射光の強度が
測定される。第３図は、第２図の変角光度計における入射光
束と試料との関係を示す。試料２の受光点Ｐを含
む面に入射光束が入射している。受光点Ｐから試
料２の表面に対して垂直に立てた法線Ｈと入射光
束とのなす角度θが入射角となる。受光点Ｐと受
光器３１とを結ぶ線と法線Ｈとのなす角度φが受
光角となる。受光角は、法線Ｈよりも入射光束側
を−（マイナス）とする。入射光束と受光器３１
とのなす平面に対して垂直な平面から試料２が傾
く角度ξが傾斜角となる。傾いた場合の試料を
２′で示す。まず、前記３要素を測定する場合の共通の操作
につき説明する。入射角θを一定に保ち試料２に
光を照射する。入射光束と受光器とのなす平面内
で受光器３１を、試料２の受光点Ｐと受光器との
距離を一定に保ちつつ掃引する。これによつて得
られる受光器３１からの出力をｍＶとし、当該出
力の受光角φに対する曲線を描くと、第４図に示
すようなピークを有する反射光分布曲線が得られ
る。各曲線は各試料を表わす。入射角θの大きさ
は、特に限定されないが、実験によれば、15゜〜
75゜程度が好ましい。75゜を越える場合は、塗膜表
面の影響が大きくなり金属粉の影響が検出しにく
くなるからであり、15゜未満では、入射光束と受
光器３１とが近づきすぎ、機械的要因で、反射光
分布曲線の全体が取りにくくなるからである。以
下に説明する実測例は、すべて、入射角θは45゜
のものを示す。受光器３１の掃引は、反射光分布
曲線の全体が取れる程度受光角φを変化させれば
よい。通常は、受光角が−15゜〜85゜程度が好まし
い。また、掃引は少なくとも１回以上行なう方
が、正確な反射光分布曲線を得るのに好ましい。次に、光輝感を測定する第１のステツプにつき
説明する。一定の傾斜角ξを予め定め、前述のよ
うにして受光器３１を掃引し、得られた反射光分
布曲線の最大値を測定する。これを試料を変え
て、順次行なう。さらに、別の傾斜角ξを定め、
同様に各試料の最大値を測定する。自動変角光度
計GP−3R（株式会社村上色彩技術研究所製）を
使用し、傾斜角ξを2゜、3°、8゜および10゜としたと
きの実測例を第１表の右半分に示す。実測例１、
２、３、４は、それぞれ、傾斜角ξを2゜、3゜、8゜、
10゜とした場合である。試料名は表の最左端に示
す。各傾斜角ξおよび各試料に対する反射光分布
曲線の最大値を測定値（単位はミリボルト）とし
て示し、さらに、その測定値の大きい方からの順
位も示してある。この実測値の順位と、先に説明
した目視評価の順位と比べてみる。傾斜角ξが2゜
のときは、試料51−148において、実測値の順位
が、目視評価順位のバラツキ範囲外となつてい
る。このようなものを、実測値の順位に〇印を付
して示す。傾斜角ξが3゜および8゜のときは、実測
値の順位は、すべての試料について、目視評価順
位のバラツキ範囲内に納まつている。傾斜角ξが
10゜のときは、大半の試料につき、実測値の順位
は目視評価順位のバラツキの範囲外となつてい
る。このことは、傾斜角ξが3゜以上8゜以下の場
合、反射光分布曲線の最大値により、光輝感が定
量的に、しかも正確に測定できることを示すもの
である。この理由としては、傾斜角ξが3゜より小
さい場合、金属粉からの反射光より塗膜表面から
の反射光の方が支配的になり、結局、樹脂光沢を
測定するようになり、光輝感の測定が不可能にな
るものと考えられる。一方、光輝感の強い塗膜
は、正反射方向から離れるにつれて急激に反射光
強度が低下するため、傾斜角ξが8゜を越えると、
反射光の最大値の目視との相関性が低下すること
になるものと考えられる。次に、明るさを測定する第２のステツプにつき
説明する。傾斜角ξを10゜、12゜、25゜および30゜と
したときの前述と同様の実測例を第２表の右半分
に示す。実測例５、６、７、８は、自動変角光度
計GP−3R（（株式会社村上色彩技術研究所製）を
使用し、それぞれ、傾斜角ξを10゜、12゜、25゜、
30゜とした場合である。この実測値の順位と、先
に説明した目視評価の順位と比べてみる。傾斜角
ξが10゜のときは、半数弱の試料において、実測
値の順位が、目視評価順位のバラツキ範囲外とな
つている。傾斜角ξが12゜および25゜のときは、実
測値の順位は、すべての試料について、目視評価
順位のバラツキ範囲内に納まつている。傾斜角ξ
が30゜のときは、半数の試料において、実測値の
順位が、目視評価順位のバラツキ範囲外となつて
いる。このことは、傾斜角ξが12゜以上25゜以下の
場合、反射光分布曲線の最大値により、明るさが
定量的に、しかも正確に測定できることを示すも
のである。この理由としては、傾斜角ξが12゜よ
り小さい場合、光輝感の要素を多少検出するよう
になり、目視評価による明るさとの相関性が小さ
くなることによるものと考えられる。一方、傾斜
角ξが25゜を越える場合、個々の塗膜の反射光強
度が非常に近似するようになり、目視との相関性
が小さくなるものと考えられる。メタリツク塗膜の色調測定においては、前述の
光輝感および明るさの２要素を測定することによ
り、充分正確に色調測定を行なうことができる
が、さらに正確さを得るためには、方向性をも測
定することが好ましい。そこで、方向性を測定す
る第３のステツプにつき説明する。前記第１のス
テツプまたは第２のステツプによつて得られる各
試料に対する反射光分布曲線をグラフ上に描き、
当該曲線の中腹部のグラフ上の幅、たとえば半値
幅（最大値の半分の値のところの曲線の幅）を求
める。傾斜角ξを3゜および12゜としたときの実測
例を第３表の右半分に示す。実測例９、10は、そ
れぞれ、傾斜角ξを3゜、12゜とした場合である。
半値幅を測定値（単位はmm）として示し、さら
に、その測定値の小さい方からの順位も示してあ
る。半値幅の小さい方が方向性が大となる。この
実測値の順位と、先に説明した目視評価の順位と
を比べてみる。傾斜角ξが3゜および12゜のいずれ
の場合においても、実測値の順位は、すべての試
料について、目視評価順位のバラツキ範囲内に納
まつている。なお、第３表には示さなかつたが、
傾斜角ξが、前記第１のステツプにおけるものと
第２のステツプにおけるものとを合せた角度であ
る、3゜〜25゜においても、同様の実測値の順位が
得られた。このことは、方向性は傾斜角ξに依存
するのではなく、半値幅のみに依存することを示
す。以上の測定結果により、反射光分布曲線の半
値幅によつて、方向性が定量的に、しかも正確に
測定できることがわかる。なお、前記第１のステツプ、第２のステツプお
よび第３のステツプは、測定の順序を特定するも
のではない。以上にように、この発明によれば、メタリツク
塗膜の色調を光輝感、明るさおよびさらに好まし
くは方向性に分けて測定することにより、メタリ
ツク塗膜の色調を定量的にしかも簡単で短時間に
測定でき、さらに、それによつて得られる判定内
容が、正確な評価能力を有する判定員の目視によ
る評価と一致するという効果がある。

【表】

【表】 ξ：試料傾斜角、○：目視評価のバラ
ツキ範囲外のもの入射角は全て
45°の測定値

【図面の簡単な説明】

第１図は、メタリツク塗膜の内部構造と入射光
線の挙動を示す。第２図は、変角光度計を示す。
第３図は、第２図の変角光度計における入射光束
と試料との関係を示す。第４図は、反射光分布曲
線を示す。図において、１は光源部、１１は光源、２，
２′は試料、３は受光部、３１は受光器である。

Claims

【特許請求の範囲】１光源および受光器を有し、被測定試料への光
束の入射角および当該試料からの反射光の受光角
をそれぞれ独自に変角し得る３次元光学系を用
い、入射光束と受光器とのなす平面に対して垂直な
平面から3゜以上8゜以下の傾斜角で傾斜させてメタ
リツク塗膜を有する試料を設置しておき、入射角
を一定に保ち当該試料に光を照射し、入射光束と
受光器とのなす平面内で受光器を当該試料の受光
面との距離を一定に保ちつつ掃引して得られる当
該受光器からの出力の最大値により、前記試料の
メタリツク塗膜の光輝感を測定する第１のステツ
プと、前記傾斜角を12゜以上25゜以下としておき、前記
と同一の方法で受光器を掃引し、前記受光器から
の出力の最大値により前記試料のメタリツク塗膜
の明るさを測定する第２のステツプとからなるメ
タリツク塗膜の色調測定方法。２前記第１のステツプまたは第２のステツプに
よつて得られる受光器からの出力に基づき、当該
出力の受光角に対する曲線を描き、当該曲線の中
腹部の幅により前記試料のメタリツク塗膜の方向
性を測定する第３のステツプをさらに備える、特
許請求の範囲第１項記載のメタリツク塗膜の色調
測定方法。