JPS59180441A - メタリツク塗膜の色調判定方法およびその判定装置 - 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】 本発明はメタリック塗膜の色調を客観的かつ定量的に迅
速に判定する方法およびその判定装置に関する。

メクリｌり塗膜ハ、箔片状のアルミニウム粉、ブロンズ
粉などの金属粉顔料、着色顔料などを含有せしめてなる
メタリック塗料を塗装することによって形成され、該金
に、粉顔料が該塗膜を通してスパーリング効果によって
キラギラと輝き、美麗な外観を呈するものであり、主と
して自動車、メートパイ、電気機器、精密機器々との外
面に施されている。ところが、該メクリｌり塗膜の色調
（例えば、明るさ、金属粉顔料による輝き、色合など）
は、塗膜表面で反射する光のほかに、塗膜中に進入して
金属粉顔料表面で反射する光、着色顔料により選択吸収
され、着色光となって反射する光のバランスによって決
定されるが、金属粉顔料の大きさ、形状、配合量、着色
顔料の種類、配合量などによって異々す、また、これら
の成分が一定であっても塗装条件によっても変動するの
である。したがって、メタリック塗膜の色調を判定し２
、それに基づいてメタリ・ツク仕上り外観の良否を決定
することが日常頻繁に行なわれているのである。

従来、メタリック塗膜の色調の計測方法は十分に確立さ
れておらず、専ら人間の目視に１ってその色調を判定し
ている。しかしながら、目視による判定は、素人でけ内
錐であることは勿論、熟練者でも判定に長時間を要する
ので非能率的であゆ、同一人でも判定結果のバラツキが
大きく、判定者が異なるとさらに倍加し、信頼性ならび
客観性に乏し２く、かつ定量的でないために、恒久的な
テークとして使用することが不可能なのである。

捷た、これらの欠陥を解消するために、メタリ７り塗膜
の色調を計器によって判定する試みもあるが、実用的に
みて十分でない。例えば、メタリック塗膜面に光線を照
射し、その光線による反射光線のうち、鏡面反射近傍に
おける拡散反射光線の強度を測定し、その測定値自体に
よって色調の良否を判定する方法、または光線の照射部
分の塗膜の鉛直方向における拡散反射光線の強度を測定
し、その測定値自体によって判定する方法などが提案さ
れている。しかしながら、これ面のいずれもは、実際の
目視１−た色調との相関性が著しく劣るので実用的な色
調判定方法とけ言えない。

そこで、本発明者ｄ１このよう々状況に鍜み、メタリッ
ク塗膜の色調に関■７、客観的、定量的に、かつ迅速に
、目視による外観との相関性にすぐれた判定方法および
その判定装置について研究を行な−、た結果、その目的
を達成でき、本発明を完成したのである。

す々わち、木発Ｆ！Ａは、 （１）メタリック塗膜面に入射角１５〜８５°で照射し
た光線の反射光線のうち、鏡面反射角度を中心さして、
その±５°以上で、かつ±１５°以下の領域における拡
散反射光線の強度軸および該塗膜面の光線被照射部分の
鉛直方向領域における拡散反射光線の強度（■を測定し
、該両側定値Ｍ、Ｙを、（ＭＸＹ）０なる式（ｎは０．
１以上の数値である）により演算して得た値によってメ
タリック塗膜の色調を判定することを特徴とするメタリ
ック塗膜の色調判定方法。

（２）メタリック塗膜面に５〜８５°の入射角で光線を
照射せしめる光源、該照射光線による反射光線のうち、
鏡面反射角度を中心にして、その±５°以上で、かつ１
１５８以内の領域における拡散反射光°線の強度（２）
を測定する受光器および該塗膜面の該光線被照射部分の
鉛直方向領域における拡散反射光線の強度（至）を測定
する受光器を具備し、かつ該両受光器による測定値Ｍ、
Ｙを（ＭＸＹ）”なる式（ｎは帆１以上の数値である）
で演算するために、該両受光器を演算処理装置に接続し
てなることを特徴とするメタリック塗膜の色調判定装置
。

に関するものでおる。

本発明の特徴は、メタリ・ツク塗膜の色調を判定するに
あたり、該塗膜面に照射した光線の反射光線のうち、２
つの特定した領域における上記拡散反射光線の強度Ｍお
よびＹを測定し、該両側定値を（Ｍｘｙ）ｎなる式（ｎ
は帆１以上の数値である）により演算して得た値によっ
て判定することおよびこれらの機能を有せしめた判定装
置にある。

本発明において適用できるメタリック塗膜は、それ自体
公知の方法によって形成した塗膜であり、例えば、箔片
状のアルミニウム粉、ブロンズ粉などの金属粉顔料、必
要に応じて着色顔料などを配合してなるメタリック塗料
を塗装し、常温もしくけ加熱によって乾燥（硬化）せし
めた塗膜、および該メタリック塗料を塗装し、加熱した
のちもしくは加熱せずして、さらにクリヤー塗料（カラ
ークリヤーも含む）塗装し、必要に応じて加熱して得ら
れる塗膜などがあげられる。

本発明に基づく上記メタリック塗膜の色調判定方法およ
びその判定装置について、図面に基づいて説明するが、
本発明は下記図面のみに限定されるものでない。

第１図は本発明によるメタリック塗膜の色調を判定する
ための系統図である。

まず、光源ｌから光線をメタリック塗膜面２に入射角θ
１５〜８５°、好ましくけ３０〜６０°で照射するので
ある。該光線は可視光線であって、その光源１としては
塗膜面における照度が１ルクス以上の明るさを有する白
熱電球、太陽光などが使用できる。該光源】と該塗膜面
２の被照射部分との距離は、特に制限を受けないが、１
ｃｒｎ以上であればよく、特に３〜２０１Ｍの範囲が好
まし、い。捷た、メタリック塗膜面における光線の照射
面積は、メタリック塗膜面の形状、大きさなどによって
任意に選択でき、特に制限はないが、１−以上であるこ
とが好ましく、実用的には１〜１０００ｉ、特に２〜１
００ｄが適している。光線の照射面積の調整は、光源１
を筒体３に内蔵し、その筒体３の内径および（または）
長さを変化させることによって容易に行なえる。筒体３
の形状は円筒状、角筒状、円錐状、角錐状などがあげら
れ、その内面は光線の乱反射を防ぐために暗色にしてお
くことが望ましい。

さらに本発明において、光源１からの光線をメタリック
塗膜面２に直接照射してもさしつかえないが、光源１と
メタリック塗膜面２との間にレンズ４を介在せしめてお
き、光源１からの光線をレンズ４によって平行光線５に
修正し、それをメタリック塗膜面２に照射すると、目視
による判定との相関性がさらに向上するのでより好せし
い。レンズ４を介在せしめた場合は、筒体３は少なくと
も光源１からレンズ４捷でにわたって設けておけばよい
。該レンズ４は通常の凸レンズが使用でき、その位置は
、光源１が該レンズ４の焦点の位置になるようにするこ
とが好ましい。

光源１から光線はメクツ、り塗膜面２に入射角θ１５〜
８５°で照射するのであるが、入射角がこの範囲外にな
ると目視との相関性が低下するので好捷しくない。

このようにして、メクツ・り塗膜面２に光線を照射する
と、その反射光線の反射率は、鏡面反射角度（入射角度
と同一角度）におりて最も高く、それから遠ざかるにし
たが−て反射率が低下するのである。一般に、鏡面反射
角度の反射光を鏡面反射光線、それ以外の角度の反射光
を拡散反射光線と称しており、本明細書においてもそれ
を準用することもある。

一方、メタリツク塗膜罠は金属粉顔料が分散ｔ７ており
、その色調は該金属粉顔料の配向によってほぼ決定され
る。すなわち、金属粉顔料が塗面に平行かつ均一に配回
しているメタリック塗膜は、明るく、キラキラと輝き、
淡彩色に仕上がるが、配向が乱れると、明るさ、輝きな
どが低下し、濃彩色に仕上がるのである。

そこで本発明者は、このような色調の変化と上記反射光
線との相関性について研究を行なった結果、拡散反射光
線のうち、特定の反射角度における反射強度を測定し、
その測定値を特定の式に基いて演算して得た数値が、メ
タリック塗膜の色調とよく相関１７ていることを見Ｖ出
したのである。

すなわち、本発明において、上記のごとく光源１からメ
タリック塗膜面２に照射した光線による反射光線のうち
、鏡面反射角度を中心にして、その±５°以上で、かつ
±１５°以下である領域における拡散反射光線の強度α
ａおよびフタ９・・り塗膜面の光線被照射面の鉛直方向
領ｆｆｃにおける拡散反射光線の強度（Ｙ）を測定する
のである。そして、これらの測定値ＭおよびＹを（Ｍ　
Ｘ　Ｙ　）”なる式で演算して得た値がメタリック塗膜
の色調と良好な相関性を示すのである。

まず、拡散反射光線の強度（２）の測定方法について説
明する。

メタリック塗膜面２の光源１からの光線による光被照射
面からの鏡面反射光線およびその近傍の拡散反射光線を
集光させるためのレンズ６を設ける。このレンズ６によ
って、光源１からメクツＩり塗膜面２に照射した光線の
反射光線のうち、鏡面反射角度θを中心とする少なくと
も±１５°以内の領域における鏡面反射光線および拡散
反射光線を集光せしめるのである。すなわち、レンズ６
を通過した反射光線のうち、すべての鏡面反射光線（入
射角七同−角度で反射する光線）はその中心軸７上の該
レンズ６の焦点ａに集光し、一方、拡散反射光線は、該
中心軸７とメタリック塗膜面２との交点すを中心とした
該焦点ａｔでの距離を半“径とするほぼ円周上に、それ
ぞれ集光するのである。反射角度が同一である拡散反射
光線（平行光線）はレンズ６を通過すると同−位＠に集
光１〜、その集光位置は、鏡面反射光線との角度によっ
て変化し、その角度との差が大きくなるにしたがって焦
点ａから順次遠ざかるのである。そこで、説明を容易に
するために、交点すから反射した光線を取り上げる。第
２図はその拡大図である。第２図において、交点すに照
射された光線の鏡面反射光線は中心軸７のごとく反射し
、他の位置からの鏡面反射光線８．９と共に焦点ａに集
光するのである。一方、該鏡面反射光線（中心軸７）を
中心にして、その±５°以上でかつ±１５°以内の領域
ｃに含まれる拡散反射光線も、それと同一角度の他の位
置からの拡散反射光線と共にレンズ６を通過して、反射
角度に応じてそれぞれ集光するのである。レンズ６の位
置は特に制限されないが、交点すからＩＣｒｎ以上の位
置が好捷しい。そこで、レンズ６を通過し７た領域Ｃの
拡散反射光線のみを選択するために、バンドパスフィル
ター１０を焦点ａの付近に、レンズ６とほぼ平行に設け
るのである。

このバンドパスフィルター１０は光透過部分１１と光不
透過部分１２とからなっており、この光透過部分１１１
ｊ前記領域Ｃによる拡散反射光線のみを通過させるので
ある。具体的には、バンドパスフィルター１０を鏡面反
射光線および拡散反射光線の集光位置（焦点）また（＋
：その近傍（／１７設け、そして前記領域Ｃの拡散反射
光線のみが光透過部分１１を通過するように該バンドパ
スフィルターを位置せしめるのである。バンドパスフィ
ルター］０における光透過部分１１および光不透過部分
１２の範囲の設定はレンズ６の焦点用＃などによって容
易に行なえる。捷た、バンドパスフィル：ｉ−ｉ。

は、光線を容易に透過する透明もしくは半透明のガラス
板もしくけプラスチック板などに、光不透過部分１２に
相当する部分に暗色の塗料もしくはススを塗布するかま
たは暗色の粘着テープを粘着して光透過を遮断すること
によって得られる。

本発明において、拡散反射光線の強度（２）を測定する
にあたり、鏡面反射角度を中心にして、±５゜より小さ
い角度の反射光線では塗面のツヤだけが判定でき、本発
明が目的とするメタリック塗膜の色調を判定することが
できず、一方±１５°よりも外側の反射光線では目視に
よる判定との相関性が低下し、信頼性のある客観的な評
価が得られないので、いずれも好ましくない。

このようにしてバンドパスフィルター１０の光透過部分
１１を通過した前記領域Ｃにおける拡散反射光線の強度
（財）を受光器１３によって測定するのである。該受光
器１３およびその測定方法自体は公知のものが使用でき
る。

次に、拡散反射光線の強度（至）は、光源１からメタリ
、ツク塗膜面２照射し次光線による拡散反射光線のうち
、メタリック塗膜面２の光線被照射部分の鉛直方向領域
における拡散反射光線の強度である。本発明において、
鉛直方向領域とは、メタリック塗膜面の鉛直方向を中心
にして、その±５°以内の角度の領域である。

該強度（至）を測定するにあたり、レンズ１４を光線被
照射部分の鉛直方向にかつメタリック塗膜面とほぼ平行
に設け、上記鉛直方向領域における拡散反射光線を含む
反射光線を該レンズ１４によって集光せしめるのである
。すなわち、鉛直方向（垂直）に反射した拡散反射光線
のすべては、レンズ１４を通過すると、中心である交点
すの鉛直線上のレンズ１４の焦点ｄに集光し、それ以外
の拡散反射光線はレンズ１４を通過すると、その集光位
置は、その反射角度が鉛直方向から傾斜するにしたがっ
て焦点ｄから順次遠ざかるのである。

そこで、上記鉛直方向領域のみの拡散反射光線を選択す
るために、バンドパスフィルター１５を焦点ｄ付近に設
けるのである。該バンドパスフィルター１５Ｈ１前記バ
ンドパスフイルター１０と同様のものが使用でき、光透
過部分１６と光不透過部分１７とからなっており、該光
透過部分１６に上記鉛直方向領域における拡散反射光線
のみを通過せしめるのである。これらの操作は、前記領
域Ｃの拡散反射光線のみを通過せしめる方法をほぼ準用
できる。

このようにして、バンドパスフィルター１５を通過せし
めた鉛直方向領域における拡散反射光線の強度（■を測
定するために受光器１８を設け、それによって測定する
のである。該受光器１８およびその測定方法はそれ自体
公知のものが使用できる。

本発明において、レンズ６およびレンズ１４は凸レンズ
を使用し、受光器１３および受光器１８としては公知の
ものが使用でき、例えばフォトダイオードＥＥ−Ｄ３３
（立方電機■製）、フォトダイオードＧ−１１１６（Ｎ
松テレビ■製）などがある。

また、本発明において、光線を入射角１５°近くでメタ
リック塗膜面２に照射すると、反射強度（至）と反射強
度（菊との測定位置（角度）は近接するが、両者の測定
角度の間隔を１０’以上に保持すればよい０ 本発明において、上記のごとく測定した反射強度［相］
および（Ｙ）を、（ＭＸＹ）”なる式（ｎけ０．１以上
、好ましく　ｆｄ　０．５〜２の数値である）により演
算するのである。この演算によって得た数値が、目視に
よる評価とよく相関し、あらゆる色相のメタリック塗膜
に適用でき、客観的に判定できるのである。上記の式に
おいて、ｎが０．１より小さくなると色調の優劣の判定
が困難になるので好ましく　オドい。

零発Ｆ３Ａにおいて上記演算は、手計算によって行なえ
るが、上記両受光器を演算処理袋に接続すると、自動的
かつ迅速に誤ることなく演算できるので好都合である。

すなわち、該演算処理装置は増幅器１９．２０．掛算回
路２１．開平回路２２および表示器２３からなっており
、両受光器１３および１８をそれぞれ増幅器１９．２０
に接続して両受光器からの信号を増幅せしめ、次いで該
両増幅器１９．２０を掛算回路２１に接続して増幅され
たＭ、Ｙを（Ｍ　Ｘ　Ｙ）なる式に基いて掛算し、その
結果を開平回路２２において（ＭｘＹ）ｎなる式に基い
て開平し、最後にその開平結果を表示器２３によって表
示するのである。これらの演算処理装置はそれ自体公知
のものが使用でき、上記の式に基く演算は極めて迅速に
行なわれるのである。したがって、本発明に従うと、被
試験体であるメタリック塗膜面に前記したごとく光線を
照射すると殆ど同時にその結果、つまり色調が定量的に
表示されるので、色調の判定が著しく合理的に行なわれ
るようになった。

本発明に係るメタリック塗膜の色調判定装置は上記した
要件を具備せしめて々るものである。第３図にその具体
例を示したので、それに基いて説明する。

すなわち、開口部２４を有する箱体２５に、該開口部２
４に向けて、光源１、受光器１３．１８を設ける。箱体
２５の材質はプラスチ・ｙり、金属、木質などのいずれ
でもよく、その内面は光＃１からの光線およびメタＩＪ
　＋７り塗膜面２からの反射光線などが乱反射しないよ
うに暗色にしておくことが好ましい。開口部２４には、
その箱体２５の内側もしくは外側にメタリック塗膜面２
を形成せし。

めた試験体をセットするのであり、該開口部２４の大き
さけ少なくとも光源１から照射する光線の被照射面積で
あればよい。光源ｌけ、光線を開口部２４に七−・卜す
るメタリック塗膜面に入射角０１５〜８５°の範囲に調
整できるようにしておくこ七が好ましいが、その範囲内
のいずれかの角度で固定しておいてもさしつか乏−ない
。そして、メタリック塗膜面２への光線の照射面積を調
整するための筒体３ならびに光源１からの光線を平行光
線に修正するためのレンズ４を装着せしめておくこ七が
好ましい。

また、光源ｌからメタリック塗膜面２に照射した光線に
よる反射光線のうち、鏡面反射角度を中心にして、その
±５°以上で、±１５°以内の領域Ｃにおける拡散反射
光線の強度へａを測定する受光器１３を設ける。該受光
器１３の位置は、光源１からの光線の入射角によって変
動するので、該入射角の変化に対応できるようにＬ７て
おくことが装着しい。そして、鏡面反射角度を中心に１
．て、少なくともその±１５°以内における鏡面反射光
線および拡散反射光線を集光せしめることが可能なレン
ズ６を設けておき、さらに該レンズ６によって集光せし
めた光線のうち、錆面反射角度を中心にして、その±５
°以上で、±１５°以下の領５ｃにおける拡散反射光線
のみを選択するためのバンドパスフィルター１０をレン
ズ６の焦点もしくはその付近に設けるのである。該バン
ドパスフィルター１０には、該領域Ｃにおける反射光線
のみを通過せし７める光透過部分１１およびそれ以外の
反射光線の通過を遮断する光不透過部分１２を設ける。

さらに、光源１から照射した光線のメクリ・り塗膜面２
における被照射面の鉛直方向領域の拡散反射光線の強度
（■を測定するための受光器１８を設けておき、そして
、その拡散反射光線を集光せしめるためのレンズ１４お
よび該鉛直方向領域のみの拡散反射光線を選択するため
のバンドパスフィルター１５をレンズ１４の焦点捷たは
その付近に設けるのである。

このようにして、受光器１３および受光器１８で測定し
た値ＭおよびＹを（ＭｘＹ）ｎなる式（ｎけ０．１以上
の数値、好ましくは０．５〜２である）で演算するため
に、該両受光器１３．１８を演算処理装置に接続するの
である。該演算処理装置の構成およびその機能について
はすでに説明したとおりである。

実施例および比較例 １、メタリック塗料 （４）ライトグレーメタリック塗料 （ａグレーメタリック塗料 （０ブラウンメクリソク塗料 （Ｔｊマルーンメタリック塗料 （ト）ダークグレーメタリック塗料 （Ｆ）　クレーイッシュリーフメクリ・ツク塗料（０レ
ツドメタリツク塗刺 これらのメタリック塗料（４）〜（Ｇｌを、塗装機（エ
アースプレー塗装機、エアー静電塗装機、ベル型静電塗
装機）ならびに塗装条件（塗料粘度）を変えて鋼板に塗
装して各々９種類の塗板を作成し、加熱硬化せしめてメ
タリック塗膜を形成した。

２、色調判定 （１）　　本発明による判定 筒体に内蔵した光源（白熱型′ｆ＄、）からの光線を凸
レンズを介し、て入射角４５°でメタリック塗膜面に照
射Ｌ　（照射面積約２−１光源から被照射塗膜面ｉでの
距離１０Ｌｙｎ）、その光線による反射光線のうち、反
射角３０〜４０°および５０〜６ｏ０の拡散反射光線の
強度（財）を集光レンズおよびバンドパスフィルターを
介して受光器（フォトダイオードＥＥ−Ｄ３３）により
測定し、一方、光線被照射塗腔面の鉛直方向（塗面に対
して９００．）に反射した拡散反射光線の強度（■を集
光レンズならびにバンドパスフィルターを介して受光器
により測定した。次に該両受光器からの出力信号Ｍ、Ｙ
を直流増幅器によって増幅せしめたのち、掛算回路で（
ＭＸＹ　）なる式にもとづいて掛算せし２め、次いで開
平回路で平方根に開平し、その結果を表示装置によって
表示させた。

（２）　　目視による判定（比較例１）一対比較法によ
り判定し、た。

（３）　　上記（１）における（至）のみで判定（比較
例２）（４）　　上記（１）における（Ｙ）のみで判定
（比較例３）３、色調判定結果 上記の方法に従って判定した結果を第１表に示した。目
視判定は比較的客観性のある一対比較法でバラツキをで
きるだけ少なくするように行なったが、長時間を要した
。捷た、比較例２，３１７１：迅速に判定できたが、目
視による判定結果との相関性が劣っていた。これらに対
し、本発明によれば、色合の種類にかかわらず、目視判
定結果との相関性がすぐれており、かつ迅速に判定でき
た。

第２表に、第１表に示した目視判定結果との相関係数の
平均値を示したが、本発明による判定結果の相関係数が
最もすぐれていた。

なお、本発明に基いて得た数値において、該数値とメタ
リック塗膜の明るさとが比例しており、メタリック塗膜
の明るさが増すに従ってこの数値が大きくなるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるメクリノク塗暎の色調を判定する
ための系統図、第２図は第１図の一部拡大図、第３図は
本発明に係る色調判定装置の一例である。 これらの図面において、１・・光源、２・・メタリッタ
塗膜面、３・筒体、４．６＋　１４・・レンズ、８．９
・・鏡面反射光線、１０．１５・・バンドパスフィルタ
ー、１１．１６・・光透過部分、１２゜１７・・光不透
過部分、１３．１８・・受光器、１９゜２０・・増幅器
、２１・・損算回路、２２・・開平回路、２３・・表示
器、θ・・入射角、鏡面反射角、ａ・レンズ６の焦点、
ｂ・・交点、Ｃ・・鍔面反射角度θを中心とし、その±
５°以北で±１５°以内の領域、ｄ・・レンズ１４の焦
点　である。 同曲の浄１（）（内でＳに変更なし） 第３図 昭和、５′と年ど万歳９日 １、　２１＋件の表示 昭和、、５′？年特許願第　　５乙１０３　　号２、発
明の名称 メタリック堕膜の色ｉＪ判定方法およびその判定装置３
、補正をする者 事件との関係　出Ｙｇ１人 住　所　　兵鉗県尼崎市神崎町３３番１号門虐ＩＩ貴工
又Ｐよひ凶凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）　　］メタリーり塗膜面に入射角１５〜８５°で
   照射した光線の反射光線のうち、鏡面反射角度を中心と
   して、その±５°以上で、かつ±１５°以下の領域にお
   ける拡散反射光線の強度■および該塗膜面の光線被照射
   部分の鉛直方向領域における拡散反射光線の強度（至）
   を測定し、該両側定値Ｍ、Ｙを、（Ｍ　Ｘ　￥　）”　
   　なる式（ｎ＝０．１以上の数値である）により演算し
   て得た値によってメタリ・ツク塗膜の色調を判定するこ
   とを特徴とするメタリック塗膜の色調判定方法。 （２）　　メタリック塗膜面に５〜８５°の入射角で光
   線を照射せしめる光源、該照射光線による反射光線のう
   ち、鏡面反射角度を中心にして、その±５゜以上で、か
   つ±１５°以内の領域における拡散反射光線の強度（財
   ）を測定する受光器および該塗膜面の該光線被照射部分
   の鉛直方向領域における拡散反射光線の強度（■を測定
   する受光器を具備し、かつ該両受光器による測定値Ｐ６
   （、Ａ　Ｍ　Ｘ　Ｙ　）ｎなる式（ｎけ（）、１以上の
   数値である）で演算するために該両受光器を演算処理装
   置に接続Ｉ−でなることを特徴とするメタリック塗膜の
   色調判定装置。