(57)【要約】【課題】優れた質感と十分な強度を有する模型を提供することが可能となる。【解決手段】透光性を有する外殻４０の中空空間４２に不透明な充填材が充填されることによって充填部３０が形成されているため、充填部３０の色が外殻４０を介して視認されることになる。こうすることにより、充填部３０が透光性を有する外殻４０を介して視認されることで、表面に透明感と高級感を演出することができる。加えて、充填部３０を有しない場合と比較して強度を高めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空空間部を有し、所定の形状の輪郭状に造形され、透光性を有する外殻と、
前記中空空間部に充填された不透明な充填材からなる充填部と、
を備えたことを特徴とする、
三次元造形物。
【請求項２】
前記充填材は、前記外殻を構成する素材よりも強度の強い素材からなることを特徴とする、
請求項１に記載の三次元造形物。
【請求項３】
前記外殻の厚さは、０．４ミリメートル以上１．２ミリメートル以下であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の三次元造形物。
【請求項４】
前記外殻の厚さは、不均一の厚さであることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載の三次元造形物。
【請求項５】
前記外殻は、白色又は乳白色の透光性を有し、
前記充填部は、肌色、白色、橙色、茶色及び黒色からなる群から選ばれる色を有することを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元造形物。
【請求項６】
前記外殻は、顔料を含む紫外線硬化樹脂であることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載の三次元造形物。
【請求項７】
所定の構造の外面位置に位置し、透光性を有する外殻と、前記外殻の内側に充填される不透明な充填材と、を備えた所定の構造を有する三次元造形物の製造方法であって、
透光性を有する粉体を積層して前記外殻を形成する形成ステップと、
前記形成ステップで形成した前記外殻の内側に前記充填材を充填する充填ステップと、
を含むことを特徴とする、
三次元造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物及びこの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄプリンタを用いた三次元造形物の造形が増えてきており、様々な造形方法により三次元造形物が造形されている。例えば、特許文献１には、三次元計測装置を用いて撮影することにより得られる対象の三次元データに基づいて対象の模型を製造する方法であって、模型の第１部と第２部とを互いに異なる材質の材料によってそれぞれ準備し、三次元計測装置による撮影で対象の一部分の三次元データを得て、得られた三次元データに基づいて第１部の材料に対して加工を行い、加工された第１部と第２部とを互いに接合することによって一体化する製造方法が記載されている。こうすることにより、対象人物の立体造形を造形するに当たって、三次元データを得るための撮影及び材料の加工に要する時間を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１６２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年になって、様々なキャラクターを模した模型が人気を博しており、種々の模型が製造されている。これらの模型は、模型の形状がキャラクターを模しているだけでなく、キャラクター等の細部にまでわたる再現性や質感等、品質に対する要求が高くなると共に、等身大の模型等大型化も求められており、高品質で十分な強度が求められている。
【０００５】
しかしながら、従来の金型を用いてこの模型を作製しようとすると、キャラクター等の細部（例えば、髪の毛や肌の質感、臨場感のあるポーズ等）を再現することができないという課題がある。また、例えば、３Ｄプリンタ等を用いた立体造形によってこの模型を作製しようとすると、３Ｄプリンタでは重量のある模型を造形することができないため、模型に重量感を与えることができないという課題がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載のように、３Ｄプリンタで作製可能な重量にするために複数のパーツに分割して造形すると、パーツを結合する労力が必要となることに加え、結合部の強度が不十分になる可能性があるという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、優れた質感と十分な強度を有する模型を提供することを主目的とする。また、この模型の製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００９】
本発明の三次元造形物は、
中空空間部を有し、所定の形状の輪郭状に造形され、透光性を有する外殻と、
前期中空空間部に充填された不透明な充填材からなる充填部と、
を備えたことを特徴とする、
ものである。
【００１０】
この三次元造形物は、外殻が所定の形状の透光性を有する輪郭形状に造形されることで中空空間部を有し、この中空空間部に充填材が充填され充填部が形成される。このように中空空間部を設けることにより、外殻の重量を軽減することができるため、３Ｄプリンタを用いて外殻を造形する際、重量により造形が失敗する可能性を低減することができる。また、外殻は透光性を有し、充填部が不透明であるため、充填部の色が透光性を有する外殻を介して視認されることになる。こうすることにより、外殻を有しない場合と比較すると、三次元造形物の表面に透明感や高級感を与えることができる。
【００１１】
本発明の三次元造形物において、前記充填材は、前記外殻を構成する素材よりも強度の強い素材からなることを特徴としてもよい。こうすることにより、中空空間部により強度の強い素材からなる充填材が充填されることになるため、強度を高めることができる。
【００１２】
本発明の三次元造形物において、前記外殻の厚さは、０．４ミリメートル以上１．２ミリメートル以下であることを特徴としてもよい。こうすることにより、充填部の色が同一であっても、外殻の厚さによって外殻を介して視認する際の色に自然な変化が生じるため、リアルな高級感を演出することができる。このとき、外殻の厚さが０．４ミリメートル以上とすることで、３Ｄプリンタで三次元造形する際、十分な強度を得ることができる。また、外殻の厚さを１．２ミリメートル以下とすることで、外殻を介して充填部の色を容易に視認することができる。
【００１３】
本発明の三次元造形物において、前記外殻の厚さは、不均一の厚さであることを特徴としてもよい。こうすることにより、厚い部分と薄い部分とで外殻を介して視認される充填部の色が変化するため、充填部の色を変化させることなく、視認される色の変化を表現することができる。また、人物や人型のキャラクターに本発明を適用した場合には、人物や人型のキャラクターの肌の色が変化することになり、本物の人間のような質感、付言すると、玩具でないかのような高級感を表現することができる。
【００１４】
本発明の三次元造形物において、前記外殻は、白色又は乳白色の透光性を有し、前記充填部は、肌色、白色、橙色、茶色及び黒色からなる群から選ばれる色を有することを特徴としてもよい。こうすることにより、充填部が視認される際、白色又は乳白色の外殻を介して視認されることになるため、生物の肌と似た質感を与えることができる。付言すると、外殻の厚さが不均一であるため、厚い部分は白色又は乳白色の影響が強くなり、薄い部分は白色又は乳白色の影響が小さくなる。このため、人型模型の肌部に本発明を適用した場合、三次元造形物の肌の質感にリアリティを演出することができる。
【００１５】
本発明の三次元造形物において、前記外殻は、顔料を含む紫外線硬化樹脂であることを特徴としてもよい。外殻に紫外線硬化樹脂を用いることで、外殻に顔料を含ませた場合であっても、紫外線照射によって樹脂を硬化させる方法で造形する３Ｄプリンタを用いても、顔料を含む樹脂を高速で、かつ、均一に硬化させることができる。このため、外殻に顔料を含む樹脂を使用することができるため、造形可能な樹脂の選択肢を増加させることができる。
【００１６】
本発明の三次元造形物の製造方法は、
所定の構造の外面位置に位置し、透光性を有する外殻と、前記外殻の内側に充填される不透明な充填材と、を備えた所定の構造を有する三次元造形物の製造方法であって、
透光性を有する粉体を積層して前記外殻を形成する形成ステップと、
前記形成ステップで形成した前記外殻の内側に前記充填材を充填する充填ステップと、
を含むことを特徴とする、
ものである。
【００１７】
この三次元造形物の製造方法では、透光性を有する粉体を積層して前記外殻を形成した後に、外殻の内側に不透明な充填材を充填することにより、外殻の重量を軽減することができるため、３Ｄプリンタを用いて外殻を造形する際、重量により造形不良となる可能性を低減することができる。加えて、内側に充填材を充填することにより、外殻を造形する際の不良の可能性を低減しつつ、強度及び重量感を有する三次元造形物を製造することができる。また、外殻は透光性を有し、充填材が不透明であるため、充填材の色が透光性を有する外殻を介して視認されることになり、三次元造形物の表面に本物の人間のような質感、付言すると、玩具でないかのような高級感を表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】人型模型２０の構成の概略を示す斜視図である。
【図２】人型模型２０の構成の概略を示す断面図である。
【図３】人型模型２０の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、上記簡単に説明した図面に基づいて、本発明の実施の形態の一例である人型模型２０について詳しく説明する。以下に説明する実施の形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。なお、ここでは人型模型を一例として説明するが、人間を模したものに限定されるものではなく、アニメのキャラクターや書籍の登場人物等の仮想の人間であっても良く、物や動植物が擬人化されたものであってもよい。
【００２０】
本発明の三次元構造物に相当する人型模型２０は、図１に示すように、人型を模した人型模型であって、図２に示すように、充填部３０の外側を外殻４０が透光性を有する状態で覆うことにより形成されている。具体的には、図３に示すように、３Ｄプリンタを用いて粉体を積層し外殻４０を形成した後に（ステップＳ１１０，本発明の「形成ステップ」に相当）、外殻４０の内側に充填材を充填し（ステップＳ１２０，本発明の「充填ステップ」に相当）充填部３０を形成する。このように人型模型２０の充填部３０の外側に位置し、中空空間４２を有する外殻４０を３Ｄプリンタで造形することにより、中空空間４２を有しない場合と比較して、３Ｄプリンタで造形する際の外殻４０の重量を低減することができ、重量による不良の可能性を低減することができる。加えて、外殻４０を造形後に外殻４０に覆われる位置に充填材を充填することにより充填部３０を形成することで、充填部３０を有しない場合と比較して、強度を高めることができる。特に、３Ｄプリンタでの造形で主に使用される樹脂は、強度が低かったり、熱に弱かったりするものが多く、人型にする場合、二足で全体の重量を支えるケースが多いため、本発明を人型模型２０に適用する効果が特に大きい。加えて、充填材を充填することで充填部３０を形成することにより、中空空間４２に何も充填しない場合と比較して重量が増加するため、重量感及び高級感を演出することができる。なお、ここでは、着衣部分を含む全体を外殻４０で覆うものとしたが、着衣部分や装飾部を別途着装するものとし、これらの部分を除く部分のみを外殻４０で覆うものとしてもよい。
【００２１】
このとき、外殻４０は、透光性を有する状態で形成される。具体的には、外殻４０を造形する際、外殻４０の材質に応じて、透光性を有する厚さに造形する。このとき、透光性を有する厚さとは、材質や色に応じて、適宜選択することができるが、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂等のアクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ乳酸樹脂、ウッドライクフィラメント、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、銅フィラメント、フレキシブルフィラメント、石膏等を用い、白色又は乳白色の顔料を含む場合には、例えば、２．０ミリメートル以下の厚さが好ましく、１．２ミリメートル以下の厚さがより好ましい。こうすることにより、外殻４０を介して中空空間４２に充填された充填部３０を視認することができ、透明感や高級感を演出することができる。なお、遮光性の高い顔料を用いる場合には、顔料の遮光性能に応じて、適宜薄くすることにより、外殻４０に透光性を持たせることができる。
【００２２】
充填部３０は、有色の樹脂製部材が充填されてなり、例えば、ポリウレタン樹脂やポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ゴム等からなり、外殻４０の内側に充填材が充填されることで充填部３０が形成されている。このとき、充填材は特に限定されるものではないが、重量の重い材質であることが好ましい。こうすることにより、人型模型２０に重量感を与えることができるため、需要者が手に取った際、高級感を与えることができる。また、充填材として、強度が強いもの、又は、耐熱性の優れたものであることが好ましい。こうすることにより、外殻４０を造形する際に使用する素材として、強度や耐熱性に優れた素材に限定されることなく、３Ｄプリンタで使用可能な種々の素材を使用することができるため、３Ｄプリンタで造形する際の素材の選択の自由度を向上させることができる。
【００２３】
また、充填部３０の色としては、例えば、白色や肌色、小麦色等、生き物の肌を表す色であることが好ましい。こうすることにより、外殻４０を介して充填部３０が視認された際、外殻４０を有しない場合と比較して、人間の肌に近いような印象を視認者に与えることができる。言い換えると、人型模型２０のリアリティを出すことができるため、より高級感を出すことができる。
【００２４】
また、図２に示すように、外殻４０の厚さは、０．４ミリメートル以上１．２ミリメートル以下の不均一な厚さで形成されている。具体的には、外殻４０の外側と外殻４０の内側（中空空間４２と外殻４０との境界）の厚さが、最も薄い部分で０．４ミリメートル、最も厚い部分で１．２ミリメートルとなるように形成されている。こうすることにより、充填部３０の色が同一であっても、外殻４０の厚さによって外殻４０を介して視認する際の色に自然な変化が生じるため、リアルな高級感を演出することができる。このとき、外殻４０の厚さが０．４ミリメートル以上とすることで、３Ｄプリンタで三次元造形する際、十分な強度を得ることができる。また、外殻４０の厚さを１．２ミリメートル以下とすることで、外殻４０を介して充填部３０の色を容易に視認することができる。なお、ここで「不均一の厚さ」とは、図２に示すように、図１のＡ部で切断した切断面における外殻４０の厚さが厚く、図１のＢ部で切断した切断面における外殻４０の厚さが薄い状態だけでなく、同一の切断面においても、外殻４０の厚さが厚い部分と薄い部分が存在する場合も含むものとする。
【００２５】
更に、外殻４０には、白色又は乳白色等、所定の色の顔料が含まれているため、外殻４０を介して充填部３０が視認される際に、白色又は乳白色の外殻４０を介して視認されることになり、外殻４０が透明な場合と比較して、自然な肌の質感を演出することができ、人型模型２０の肌部に自然なリアリティを演出することができる。特に、外殻４０の厚さを厚い部分と薄い部分の不均一な厚さとした場合には、外殻４０に白色又は乳白色の顔料を含ませることにより、自然な肌の質感が表現されるため、自然なリアリティを更に演出することができる。
【００２６】
以上詳述した本実施の形態の人型模型２０によれば、透光性を有する外殻４０によって不透明な充填材が充填されることで充填部３０が形成されているため、充填部３０の色が外殻４０を介して視認されることになり、高級感を演出することができる。このとき、外殻４０は不均一な厚さで形成されているため、外殻４０を介して視認される充填部３０の色が外殻４０の厚さに応じて変化することになり、人型模型２０の肌質として本物の人間のような質感を演出することができる。
【００２７】
また、外殻４０よりも充填材は重い素材であるため、外殻４０と同一の素材で人型模型２０を造形する場合と比較して、重量が重くなり、重量感と高級感を与えることができる。
【００２８】
更に、外殻４０の厚さが０．４ミリメートル以上１．２ミリメートル以下であるため、３Ｄプリンタで造形可能な重さと必要な強度を両立すると共に、外殻４０を介して充填部３０の色を容易に視認することができる。
【００２９】
更にまた、外殻４０には白色又は乳白色で透光性を有し、充填部は、白色、橙色、茶色、黒色のいずれかの色であるため、白色又は乳白色の外殻４０を介して充填部３０が視認されることにより、生物の肌と似た質感を与え質感にリアリティを演出することができる。
【００３０】
そして、外殻４０は、白色又は乳白色の顔料を含む紫外線硬化樹脂であるため、紫外線照射によって樹脂を硬化させる方法で造形する３Ｄプリンタを用いても、顔料を含む樹脂をムラ無く硬化させることができる。言い換えると、外殻に顔料を含む樹脂を使用することができるため、造形可能な樹脂の選択肢を増加させることができる。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００３２】
例えば、上述した実施の形態では、外殻４０に白色又は乳白色の顔料を含むものとしたが、含まれる顔料の色は白色又は乳白色に限定されるものではなく、種々の色の顔料を含んでいても良いし、複数の色の顔料が含まれていてもよい。また、外殻４０には、顔料が含まれていなくてもよい。いずれの場合であっても、充填部３０が外殻４０を介して視認されることになるため、高級感を演出することができる。
【００３３】
上述した実施の形態では、外殻４０は透光性を有する素材であるものとしたが、無色透明な素材であっても良いし、有色透明な素材であってもよいし、顔料を含む透明な素材であってもよい。いずれの場合であっても、外殻４０を介して充填部３０が視認されることになるため、外殻４０を有しない場合と比較して、高級感を演出することができる。
【００３４】
上述した実施の形態では、外殻４０の厚さは不均一であるものとしたが、均一であってもよい。この場合も、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
上述した実施の形態で示すように、模型分野、特に人型模型として利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
２０…人型模型、３０…充填部、４０…外殻、４２…中空空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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