JP7085516B2

JP7085516B2 - 模型部品、及び、模型部品の製造方法

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Publication number: JP7085516B2
Application number: JP2019106472A
Authority: JP
Inventors: 悠紀西村; 篤史山上; 時道望月; 健二志田
Original assignee: Bandai Co Ltd
Current assignee: Bandai Co Ltd
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2022-06-16
Anticipated expiration: 2038-02-14
Also published as: JP6539364B1; WO2019159557A1; CN109939448A; JP2019141736A; JP2023166023A; CN113476865B; CN109939448B; JP7361161B2; JP2022113759A; CN113476865A; JP2019136389A

Description

本発明は、模型部品及び模型部品の製造方法に関する。

いわゆるプラモデル（登録商標）と呼ばれるような組み立て模型の部品（パーツとも言う）、例えば、玩具の顔に着色する際は、一か所一か所、人の手で色を塗ったり、彩色個所に開口部が設けられたマスクを利用してスプレーで塗装したりすることが行われている（特許文献１を参照）。また、複数の印刷機とコンベアを備えた彩色装置を利用して塗装を自動化したものも提案されている（特許文献２を参照）。

実公平3-34226号公報特開平8-47585号公報

しかしながら、色が段階的に濃くなっていくようなグラデーションを施すには技量が必要であり、品質を安定させるのは困難である。また、塗装用の彩色装置を用いる場合、追加の設備投資や、設備が大型化するという問題もある。

そこで、本発明は、安定した品質でグラデーションが施された模型部品及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、模型部品であって、
第１の色の第１の材料で形成された第１の層と、
前記第１の層の少なくとも一部を覆うように形成された第２の層であって、前記第１の色とは異なる第２の色の第２の材料からなる第２の層と
を有する模型部品であって、
前記第２の層は、前記第１の層が視認される第１の部分と、前記第１の部分と連続し前記第１の層が視認されない第２の部分とを含むように構成される。
また本発明は、模型部品であって、第１の色の第１の材料で形成された第１の層と、
前記第１の層の少なくとも一部を覆うように形成された第２の層であって、前記第１の色とは異なる第２の色の第２の材料からなる第２の層と
を有する模型部品であって、
前記第２の層は、前記第１の層が視認される第１の部分と、前記第１の部分と連続し前記第１の層が視認されない第２の部分とを含むように構成され、
前記第１の部分は、前記第１の色が前記第２の材料を透過して前記模型部品の外部から視認可能となる第１の厚さよりも薄い部分を含むように形成されている。

本発明によれば、安定した品質でグラデーションが施された模型部品及びその製造方法を提供することができる。

発明の実施形態に対応する模型部品の製造方法の一例を示すフローチャートである。発明の実施形態に対応する模型部品の構造説明するための図である。発明の実施形態に対応する模型部品の断面構造を説明するための図である。発明の実施形態に対応する模型部品の製造方法に従って作製される成形物を説明するための図である。

以下、発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図において、同じ参照符号は、同じ要素を示している。また、各図において、紙面に対する上下左右方向を、本実施形態における部品（またはパーツ）の上下左右方向として、本文中の説明の際に用いることとする。なお本発明は、以下に説明する実施形態おいて成形材料としてポリスチレンを例示するがこれに限定されず、他の材質（ポリエチレン、ＡＢＳ等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属等）の利用を排除するものではない。

まず、発明の実施形態に対応する模型部品の製造方法を、図１のフローチャートに従って説明する。Ｓ１０１では、模型部品の骨格部分を構成する１次成形層を形成するための１次成形を行う。１次成形層の成形材料（素材）としては、強化ポリスチレン（KPS）を使用することができる。次に、S１０２では、１次成形層の上側に、１次成形層を覆うように2次成形層を形成するための2次成形を行う。２次成形層の成形材料としては例えば汎用ポリスチレン（GPPS）または耐衝撃性ポリスチレン（HIPS）を使用することができる。続くS１０３では、２次成形層の上側に、２次成形層を覆うように３次成形層を形成するための３次成形を行う。３次成形層の成形材料は、１次成形層と同様のKPSを使用することができる。３次成形層は模型部品の外側表面を形成することになるが、その厚みは部分的に異なっており、薄く形成されている部分は、その下側に形成された２次成形層の色が透ける程度の薄さで形成されている。

上記の工程において、１次成形層と、３次成形層とを構成する成形材料はその種類及び色を同一とする。その一方、２次成形層の成形材料は、１次成形層及び３次成形層の成形材料と比較して、少なくとも色が異なっている。1次成形層及び３次成形層に比べ、２次成形層は濃度の高い色とすることができる。例えば、模型部品が人形の顔や体の一部を構成する場合に、表面を構成する３次成形層は肌色であるのに対して、2次成形層は濃い肌色、あるいは、濃いオレンジ色、濃いピンク色などとすることができる。３次成形層の色と２次成形層の色とは同系色であってもよいし、互いに類似色や反対色であってもよい。本実施形態では、このように３次成形層と２次成形層とを異なる色の成形材料で形成し、その上で３次成形層を薄く形成し、その下にある色の異なる２次成形層が透けて見えるようにすることで、グラデーションを表現可能にする。

また、各成形層の成形材料の材質については、１次成形層、2次成形層、３次成形層を互いに結合させて一体化させるため、共通の材質とすることができる。上記の例ではKPS、GPPS、HIPSの性質の違いはあれど、ポリスチレンとして共通の材料を用いている。ポリスチレン以外にも、例えばABS樹脂やポリエチレン（PE）等を共通に用いてもよい。また、一部の層に異なる材質の素材を用いてもよい。

上記の３段階の成形工程からなる模型部品の製造方法は、例えば多色成形装置を用いて実施することができる。各成形工程では、その工程に対応する成形型を使用する。具体的には、成形型のランナー溝や各部品を成形するための成形空間（キャビティ）に成形材料を流入させて成形物を形成し、冷却した後に成形型から成形物が取り出される。１次成形、２次成形で作製された成形物については、それぞれ次の成形工程の成形型に取り付けられて、２次成形あるいは３次成形が実行される。多色成形装置を用いた成形方法そのものは公知であるため、より詳細な説明は省略する。

図２は、図１の製造方法に従って製造された模型部品の構造の一例を説明するための図である。図２（A）は、本実施形態に対応する３段階の成形工程により作製された、人形玩具の胴体の一部としての模型部品２００の一例を示す図である。図２（Ｂ）は模型部品２００を１次成形層から３次成形層に分離した分離図である。図２（Ｂ）に示すように、１次成形層２０１は胴体の骨格部分を形成している。この骨格は、部材の間に隙間を含む櫛状あるいは格子状の構造を有しているが、当該構造はあくまで一例であって、骨格全体に隙間なく成形材料を充填させた構造としてもよい。

２次成形層２０２は、１次成形層２０１を覆うように形成され、その表面には凹凸が形成されており、この凹凸により３次成形層２０３の厚みが調整される。３次成形層２０３は模型の表面を形成する成形層であって、模型の所望の外形に応じた表面を有している。模型部品２００は人形玩具の胴体の一部であるため、３次成形層の表面形状により腹筋の線やウエストのくびれなどが表現されている。

２次成形層２０２と３次成形層２０３とを比較すると、２次成形層２０２は３次成形層２０３の相似形（３次成形層２０３を縮小した形状）である部分と、相似形でない部分とを含むように構成されている。２次成形層２０２の相似形の部分は、３次成形層２０３の厚みが所定値に保たれる。一方、相似形でない部分は、相似形の部分よりも隆起（凸状を形成）しており、これにより、３次成形層２０３が所定値よりも薄く形成されることになる。ここで、所定値は、３次成形層を透過して２次成形層の色が外側から視認可能でなくなるような３次成形層の厚みのうち、最も薄い厚みに相当する。

次に、本実施形態に対応する模型部品２００の断面構造を説明する。図３（Ａ）は、図２（Ａ）模型部品２００のＡ－Ｂ断面を例示的に示す断面図である。図３（Ａ）の断面図に示すように、模型部品２００の最も外側の面を構成する３次成形層２０３の厚みが、模型部品２００の個所によって異なっていることがわかる。例えば、厚み、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を比較すると、Ｄ１＞Ｄ２≒Ｄ３となっている。ここで、Ｄ１は３次成形層２０３の表面から２次成形層２０２が透けて見えない領域における最も薄くなる厚み（上述の所定値の厚みに相当する）を有することとする。また、Ｄ２、Ｄ３はそれぞれ、３次成形層２０３の表面から２次成形層２０２が透けて見える領域における最薄部の厚みを有する。Ｄ２、Ｄ３は、Ｄ１の所定値の厚みよりも薄ければよい。

本実施形態においては、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の数値をそれぞれＤ１＝ｄ１（例えば、１ミリメートル）、Ｄ２＝Ｄ３＝ｄ２（例えば、０．５ミリメートル）とすることができる。ただし、これはあくまで一例であって、使用する素材の性質（透過度）に応じてｄ１、ｄ２の値をより小さく、あるいは、大きくしてもよい。あるいは、場所によって下地の透過度合いを変更したい場合には、領域内の最薄値を異なる値としてもよい。例えば、Ｄ２は、０．５ミリメートルに対し、Ｄ３は０．７ミリメートルとしてもよい。

このようにして3次成形層２０３を部分的に薄く形成することにより、３次成形層２０３を透過してその内側に位置する２次成形層２０２の色味を模型部品２００の外側から観察することが可能となる。図３（Ｂ）は３次成形層２０３を透過して２次成形層２０２の色味が模型部品２００の外側から観察可能になる場合を説明するための図である。図３（Ｂ）に示すように、透過領域２０４は、３次成形層２０３において厚みが薄く形成された位置に形成される。

このとき、３次成形層２０３の厚みが最薄値のｄ２から下地が透けて見えなくなるｄ１まで変化することにより、透過領域２０４は最薄値において最も濃く下地の２次成形層２０２の色が透けて見える個所から、徐々に色が薄くなって３次成形層２０３自体の色に遷り変わるので、観察者は模型部品２００の表面においてグラデーションを観察することができる。

グラデーションの見え方は、ｄ２からｄ１への変化のさせかたの違いによって異ならせることが可能である。例えば、厚みの変化の度合いを、急峻とするか、あるいは、緩やかとするかによって、濃い色から薄い色への変化の仕方が異なるため、異なるグラデーション表現を実現することができる。例えば、部分的に濃い色を出したい場合には、ｄ２からｄ１の変化を急峻とすればよい。その一方、濃い色から淡い色を経て３次成形層２０３の素材色に遷移させたい場合には、ｄ２からｄ１への変化を緩やかにする。例えば、厚さｄ２となる位置を中心とした円形領域において、中心から半径方向に厚さを増加させていき、中心から半径ｒの位置において厚さｄ１となるような状況を想定した場合、半径ｒを大きくすれば変化は緩やかになり、半径ｒを小さくすれば変化は急峻になる。

また、同一の成形材料であればｄ１の値は固定的に決まるが、ｄ２の値は可変とすることができるので、表現したいグラデーションの態様に応じてｄ２の値を変更してもよい。グラデーションを付加しようとする領域において、表現しようとする色が最濃値よりも薄くてもよい場合には、例えばｄ２の値を０．５ミリメートルではなく０．７ミリメートルとすることができる。

次に、図４を参照して、本実施形態に対応する図１の成形方法に従い、１次成形層から３次成形層までを順に成形することにより成形された成形物の構成について説明する。図４（Ａ）は、１次成形により成形された成形物４００の一例を示す図である。図４（Ｂ）は、２次成形により成形された成形物４１０の一例を示す図である。図４（Ｃ）は、３次成形により成形された成形物４２０の一例を示す図である。

図１のＳ１０１の１次成形において、まず成形物４００が作製される。成形物４００は主ランナー４０１、副ランナー４０２、部品４０３で構成される。成形物４００は、強化ポリスチレン（ＫＰＳ）で形成されている。主ランナー４０１は部品４０３の周囲を取り囲むように形成され、部品２０１は、副ランナー４０２を介して主ランナー４０１と接続されることで、主ランナー４０１に対して固定される。主ランナー４０１及び副ランナー４０２とは、不図示の第１の成形型（通常、雄型と雌型からなる）における部品４０３に対応するキャビティに成形材料を流入させるための溝に対応している。Ｓ１０１の１次成形においては、第１の成形型の主ランナー溝から副ランナー溝を介して、部品４０３に対応するキャビティに成形材料（ＫＰＳ）を流入させ、キャビティ、主ランナー溝及び副ランナー溝のすべてに成形材料を充填させたのち、冷却することにより成形物４００を作製することができる。

次にＳ１０２の２次成形において、成形物４１０が作製される。成形物４１０は成形物４００を汎用ポリスチレン（GPPS）または耐衝撃性ポリスチレン（HIPS）により少なくとも一部を覆うことにより形成される。成形物４１０は、成形物４００に加えて、主ランナー４１１、副ランナー４１２、部品４１３で構成される。本実施形態では、主ランナー４１１から副ランナー４１２を介して部品４０３表面にＧＰＰＳまたはＨＰＰＳを形成することにより、部品４１３が形成されている。主ランナー４１１は、副ランナー４０２と接続することにより、主ランナー４０１に対して固定される。また、部品４１３は、副ランナー４１２を介して主ランナー４１１と接続されることで、主ランナー４１１を介して主ランナー４０１に対して固定される。

主ランナー４０１等と同様に、主ランナー４１１及び副ランナー４１２とは、不図示の第２の成形型における部品４１３に対応するキャビティに成形材料を流入させるための溝に対応している。Ｓ１０２の２次成形においては、成形物４００を第２の成形型内に固定した後、第２の成形型の主ランナー溝から副ランナー溝を介して、部品４１３に対応するキャビティに成形材料（ＧＰＰＳまたはＨＩＰＳ）を流入させ、キャビティ、主ランナー溝及び副ランナー溝のすべてに成形材料を充填させたのち、冷却することにより成形物４１０を作製することができる。

なお、２次成形を行う場合、ランナー溝を部品４１３の上下にのみ配置している。これは以下の理由による。まず、部品４１３は、人形の胴体の一部であって、上下の部分は他の部品と接続されるように構成されている。したがって、接続面に当たる上下の面は完成品の人形玩具の表面に露出することはない。それに対して、側面は人形の胴体そのものであり、完成品の人形玩具の表面に露出することになる。その際に、副ランナーとの接続部分が側面に残っていると、完成品の外観に影響を与えることになる。そこで、２次成形により成形品４１０を成形する場合には、完成品の外観に影響を与えない方向から成形材料を供給するようにランナー溝を配置している。

次にＳ１０３の３次成形において、成形物４２０が作製される。成形物４２０は成形物４１０をＫＰＳにより少なくとも一部を覆うことにより形成される。成形物４２０は、成形物４１０に加えて、主ランナー４２１、副ランナー４２２、部品４２３で構成される。成形物４２０の表面はＫＰＳで覆われることになるが、少なくとも完成品の人形玩具において表面に露出する部分がＫＰＳで覆われていればよく、成形物４２０全体がＫＰＳで覆われている必要はない。

主ランナー４２１は部品４２３の周囲を取り囲むように形成される。図４（Ｃ）では、周囲を取り囲んでいるが、左側、右側だけに主ランナー４２１を設けてもよい。部品４２３は、副ランナー４２２を介して主ランナー４２１と接続される。図４（Ｃ）では、成形物４２０を表側から見ているため、副ランナー４２２と部品４２３との接続が副ランナー４０２に隠れて示されていない個所があるが、そのような個所については、副ランナー４０２の裏側で副ランナー４２２と部品４２３とが接続しているものである。また、副ランナー４２２は、主ランナー４０１または副ランナー４０２と接続しており、当該接続により部品４２３は主ランナー４０１に対して固定される。

主ランナー４０１等と同様に、主ランナー４２１及び副ランナー４２２とは、不図示の第３の成形型における部品４２３に対応するキャビティに成形材料（ＫＰＳ）を流入させるための溝に対応している。Ｓ１０３の３次成形においては、成形物４１０を第３の成形型内に固定した後、第３の成形型の主ランナー溝から副ランナー溝を介して、部品４２３に対応するキャビティに成形材料を流入させ、キャビティ、主ランナー溝及び副ランナー溝のすべてに成形材料を充填させたのち、冷却することにより成形物４２０を作製することができる。

以上により、成形物４２０を成形することができる。図４（Ｃ）に示すように、成形物４２０の側面側に接続しているのは、すべてＫＰＳの副ランナーであって、ＧＰＰＳまたはＨＰＰＳの副ランナーは側面側には存在せず、上下にのみ存在する。したがって、完成品の人形玩具の胴体表面には、ＧＰＰＳまたはＨＰＰＳ素材のランナーとの接続跡が残ることがない。

上記の実施形態の説明においては、まず１次成形により部品の骨格に相当する部分を形成した後に、２次成形、３次成形を行う方法を説明した。しかし、発明の実施形態はこの手順に限定されるものではない。例えば、骨格部分を作製する必要がない箇所については、１次成形を省略して２次成形から開始してもよい。

骨格を作製する必要があると考えられるのは、上記の実施形態で説明した胴体のような、表面に２次成形の素材を露出させられない部品を作製する場合である。例えば、人形玩具の場合、胴体、腕、足といった部品は、その表面が露出することが想定されるので、そのような部品については、ランナーに対する固定を確実に行うために骨格を作製する。仮に、このような部品について骨格を作製しない場合、２次成形において作製された２次成形層のみで主ランナーおよび副ランナーが形成され、３次成形前の部品は２次成形において作製された副ランナーのみで主ランナーに接続されることになる。２次成形層は、ランナーの接続部分が人形玩具の表面に露出しないように成形材料の射出方向が限定されるため主ランナーに対する接続が弱いものとなり、３次成形材料を成形する際の射出圧に耐えられない可能性がある。また、骨格を作製しない場合、部品は３次成形において作製された副ランナーによって主ランナーの左右方向に接続されることになる。この場合、３次成形において作製される３次成形層は薄く、また、部品表面に接続跡が残らないように接続部分をできるだけ細くするため、部品と副ランナーの接続部分の強度は比較的弱いものとなるので、成形物をランナーに対して確実に固定することが難しくなる。これに対して、１次成形で骨格を作製した場合には、部品と副ランナーとの接続部分は２次成形層と３次成形層とを貫通して部品の接続を確保することになるので、接続部分の強度を高めることができる。なお、この際、本実施形態のように１次成形層と３次成形層とを構成する成形材料を同一色としておけば、１次成形で形成された骨格の部品と副ランナーとの接続部分が３次成形層を貫通していても同じ色なので目立ちづらくなるため、完成品の外観を良くする上で好ましい。

上記の理由により、完成品表面における２次成形層の露出を避けるべき部品については１次成形を行うことが望ましい。一方、表面に露出していても他の部品により覆われて隠れてしまうため結果的に露出されないような部品、例えば、人形玩具の顔などは、端部は髪の毛の部品により隠すことができるので、１次成形を省略して２次成形から開始してもよい。また、腕や胴体であっても、装飾品を別途取り付けることにより表面に露出しない部分を含む場合には、当該装飾品により隠れる部分においてランナーとの接続を確保することが可能となるので、１次成形を省略してもよい。

また、２次成形において用いる素材の色が１色の場合を説明したが、複数色の素材を重ねて使用してもよい。例えば、上述の実施形態では、人形玩具の表面を形成する３次成形層の色が肌色であり、２次成形層の色がオレンジあるいはピンクである場合を説明したが、陰影を与えるために、２次成形層の下に黒色層をさらに形成してもよい。その際に、上記実施形態と同様にして層の厚みを調整することにより、陰影の与え方を調整することができる。

以上のように、本実施形態によれば、安定した品質でグラデーションが施された模型部品及びその製造方法を提供することできる。

Claims

第１の色の第１の材料で形成された第１の層と、
前記第１の層の少なくとも一部を覆うように形成された第２の層であって、前記第１の色とは異なる第２の色の第２の材料からなる第２の層と
を有する模型部品であって、
前記第２の層は、前記第１の層が視認される第１の部分と、前記第１の部分と連続し前記第１の層が視認されない第２の部分とを含むように構成され、
前記第１の部分は、前記第１の色が前記第２の材料を透過して前記模型部品の外部から視認可能となる第１の厚さよりも薄い部分を含むように形成されている、模型部品。
前記第２の層は、前記第１の部分において、前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さから、前記第１の厚さに変化するように形成されている、請求項１に記載の模型部品。
前記第２の厚さは、前記第１の厚さの半分の厚さである、請求項２に記載の模型部品。
前記第１の層で覆われた、前記第２の材料からなる第３の層をさらに有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の模型部品。
第１の色の第１の材料で形成された第１の層と、
前記第１の層の少なくとも一部を覆うように形成された第２の層であって、前記第１の色とは異なる第２の色の第２の材料からなる第２の層と
を有する模型部品であって、
前記第２の層は、前記第１の層が視認される第１の部分と、前記第１の部分と連続し前記第１の層が視認されない第２の部分とを含むように構成され、
前記第１の層で覆われた、前記第２の材料からなる第３の層をさらに有する、模型部品。
前記模型部品は、該模型部品が他の模型部品と組み合わされて完成品を構成する場合に前記完成品の外観を構成する面において、前記模型部品を固定するためのランナーと前記第２の層及び前記第３の層が接続する、請求項４又は５に記載の模型部品。
前記第１の層は、前記模型部品が前記完成品を構成する場合に前記完成品の外観を構成しない面においてランナーと接続する、請求項６に記載の模型部品。
前記第１の色の濃度は前記第２の色の濃度よりも高いことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の模型部品。
前記第１の色と前記第２の色とは、互いに同系色、類似色、または、反対色の関係を有する色である、請求項１から８のいずれか１項に記載の模型部品。
模型部品の製造方法であって、
第１の色の第１の材料を用いて第１の層を成形する第１の工程と、
前記第１の層の少なくとも一部を覆うように、前記第１の色とは異なる第２の色の第２の材料を用いて第２の層を成形する第２の工程と
を含み、
前記第２の工程では、前記第１の層が視認される第１の部分と、前記第１の部分と連続し前記第１の層が視認されない第２の部分とを含むように前記第２の層が構成され、前記第１の部分は、前記第１の色が前記第２の材料を透過して前記模型部品の外部から視認可能となる第１の厚さよりも薄い部分を含むように形成される、製造方法。
模型部品の製造方法であって、
第１の色の第１の材料を用いて第１の層を成形する第１の工程と、
前記第１の層の少なくとも一部を覆うように、前記第１の色とは異なる第２の色の第２の材料を用いて第２の層を成形する第２の工程と
を含み、
前記第２の工程では、前記第１の層が視認される第１の部分と、前記第１の部分と連続し前記第１の層が視認されない第２の部分とを含むように前記第２の層が構成され、
前記第１の工程の前に、前記第２の材料からなる第３の層を成形する第３の工程をさらに含み、
前記第１の工程において、前記第１の層は前記第３の層を覆うように成形され、
前記第１の工程では、前記模型部品が他の模型部品と組み合わされて完成品を構成する場合に前記完成品の外観を構成しない前記模型部品の面に対応する方向から前記第１の材料が提供され、
前記第２の工程及び前記第３の工程では、前記模型部品が他の模型部品と組み合わされて完成品を構成する場合に前記完成品の外観を構成する前記模型部品の面に対応する方向を含む方向から前記第２の材料が提供される、製造方法。