| 【発明の名称】 |
模型用石膏組成物 |
| 【発明者】 |
【氏名】高梨 知宏
【氏名】伊藤 龍人
【氏名】藤原 稔久
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| 【要約】 |
【課題】レーザー光が照射された石膏模型面でのハレーションと二次反射の発生を抑え、計測装置がレーザー光の正確な反射位置を特定でき、しかも石膏模型の寸法測定精度を向上できる模型用石膏組成物を提供することである。
【解決手段】石膏の基本材に遮光性向上剤を配合したことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 石膏の基本材に遮光性向上剤を配合したことを特徴とする模型用石膏組成物。
【請求項２】 石膏の基本材に遮光性向上剤と反射調節剤とを配合したことを特徴とする模型用石膏組成物。
【請求項３】 前記遮光性向上剤は、ハレーションが抑制される比率で配合されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の模型用石膏組成物。
【請求項４】 前記反射調節剤は、二次反射が抑制される比率で配合されたことを特徴とする請求項３に記載の模型用石膏組成物。
【請求項５】 膨張抑制剤を入れたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の模型用石膏組成物。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石膏模型がレーザー光照射による非接触型三次元形状の計測装置において適正に形状を計測できるようにした模型用石膏組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、製作物を設計製作するに当たり石膏にて模型を作り、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いて、その石膏にて形成された模型にレーザー光を照射し実物を設計製作することが行われている。
【０００３】例えば、歯科の分野において、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを利用した歯冠補綴物の設計や製作が実用化され臨床に応用されつつある。図３は支台歯石膏模型の説明図である。図３（ａ）に示すように、支台歯１は円錐形に形成され、図３（ｂ）に示すように、その上部に歯冠補綴物（製作物）２が取り付けられる。この場合の歯冠補綴物２の製作に当たって、支台歯１の模型を石膏により作り、その模型に対しＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いて、歯冠補綴物２を設計製作する。
【０００４】すなわち、その模型にレーザー光を照射し、その反射位置を特定することにより模型の正確な形状を得るようにしている。レーザー光の反射位置の検出は、２個の位置検知センサーを有したレーザー変位計による非接触型三次元形状の計測装置を用いて行われており、レーザーの反射光が最も強い部分を計測するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、石膏には光を透過する性質と反射する性質との両方の性質があるため、石膏にて形成された模型にレーザー光を照射すると、ハレーションや二次反射を起こし、レーザー光の正確な反射位置の特定が困難となる場合がある。レーザー光の正確な反射位置が特定できない場合には、その模型の形状が正確に特定できないことになる。
【０００６】図４に示すように、照射されたレーザー光Ｌが模型面で乱反射し、ハレーションを起こしてしまうことがある。これは、石膏表面層の結晶粒子間でレーザー光が乱反射することにより発生し、その場合には、反射光が照射点周辺に滲み出たように現れる。その結果、計測装置３は滲みの中のどの位置がレーザー光の正確な反射位置であるかを特定することが困難になる。なお、図４中の反射光のうち太線はレーザー光の最も強い反射光Ｌ１を示している。
【０００７】また、図５に示すように、石膏模型の凸面の頂点付近で、石膏表面層の結晶粒子間で乱反射が起きると、レーザー光が頂点の反対側に逃げてしまい、その結果反射光が弱くなってしまう。そうすると、どの位置がレーザー光の正確な反射位置であるかを特定することが困難になることがある。なお、図５中の反射光のうち太線はレーザー光の最も強い反射光Ｌ１を示している。
【０００８】一方、単に石膏表面層の結晶粒子間での乱反射を抑えハレーションを防いだとしても、二次反射の計測が起こることがある。例えば、図６に示すように石膏模型に立壁形状がある場合には、立壁に向かってレーザー光が反射し、その立壁に反射した反射光Ｌ２を計測装置３が読み取ってしまうという二次反射の計測が起きる。この二次反射による反射光Ｌ２を計測しないようにするには、計測装置３の感度に合わせて石膏のレーザー光に対する光の反射効率を調節する必要がある。なお、図６中の反射光のうち太線はレーザー光の最も強い反射光Ｌ１を示している。
【０００９】このように、ハレーションや二次反射が発生すると、レーザー光の正確な反射位置の特定が困難になる。そこで、これらの対応策として、石膏模型の表面に遮光性の高い塗料等の吹き付を行うようにしているが、そうると、塗膜に厚みがあるため、特に支台歯石膏模型のような精度が要求される場合では寸法精度に問題が生じる。また、石膏模型に大きな膨張が生じていると形状を正確に計測したとしても寸法精度に問題が生じる。
【００１０】本発明の目的は、レーザー光が照射された石膏模型面でのハレーションと二次反射の発生を抑え、計測装置がレーザー光の正確な反射位置を特定でき、しかも石膏模型の寸法測定精度を向上できる模型用石膏組成物を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる模型用石膏組成物は、石膏の基本材に遮光性向上剤を配合したことを特徴とする。
【００１２】請求項２の発明に係わる模型用石膏組成物は、石膏の基本材に遮光性向上剤と反射調節剤とを配合したことを特徴とする。
【００１３】請求項３の発明に係わる模型用石膏組成物は、請求項１または請求項２の発明において、前記遮光性向上剤は、ハレーションが抑制される比率で配合されたことを特徴とする。
【００１４】請求項４の発明に係わる模型用石膏組成物は、請求項３の発明において、前記反射調節剤は、二次反射が抑制される比率で配合されたことを特徴とする。
【００１５】請求項５の発明に係わる模型用石膏組成物は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、膨張抑制剤を入れたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明者等は鋭意試験研究を重ねた結果、石膏の遮光性を上げる遮光性向上剤として、白色顔料であるチタン酸化物を石膏基本材に配合することにより、所期の目的を達成できることを見出すと共に、レーザー光の出力が強い場合には遮光性向上剤に加え、レーザー光に対する反射調節剤を石膏に配合して調整することにより、所期の目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【００１７】すなわち、本発明は模型用石膏組成物において、石膏基本材に遮光性向上剤が含有されていることを特徴とし、また、用いられるレーザー光の出力またはレーザー反射光の計測装置の感度により、反射調節剤を含有させ反射効率を調整することを特徴とする。さらに、石膏模型の寸法精度を向上させるために、膨張抑制剤を入れたことを特徴とする。
【００１８】本発明の模型用石膏組成物にて製作された石膏模型にレーザー光を照射し、その反射光を計測する際には、照射されるレーザー光が石膏模型面、すなわち石膏表面層の結晶粒子間の遮光性が高められていることによりハレーションが抑えられる。また、レーザー光の出力や計測装置の感度に合うように反射効率が調整されることにより二次反射も抑えられる。また、膨張抑制剤により石膏模型の膨張を抑えられる。これにより、計測装置がレーザー光の反射位置を正確に特定ができるようになり、高精度な測定ができる。
【００１９】本発明の模型用石膏組成物における遮光性向上剤の含有量は、０.５〜１０重量％の範囲として石膏の基本材に配合する。これは、以下の理由による。遮光性向上剤の含有量を０.５重量％より小さくすると、レーザー光に対する遮光性が低下し乱反射つまりハレーションが発生する。一方、１０重量％を超えると、石膏模型の圧縮強度および操作性が悪くなるという問題が発生する。従って、遮光性向上剤の含有量は、ハレーションが抑制される比率の０.５〜１０重量％の範囲とする。
【００２０】また、反射調節剤の含有量は、０〜５重量％の範囲として石膏の基本材に配合する。つまり、レーザー光の出力やレーザー反射光の計測装置の感度に応じて、光を吸収できる色の顔料を配合する。黒系の顔料が比較的少量で効果があり使いやすい。これにより、二次反射を抑制する。
【００２１】遮光性向上剤としては、チタンホワイト、チタンイエロー等のチタン酸化物、ベンガラ、黄鉛、酸化クロム等を用いる。また、反射調節剤としては、鉄黒（ＦｅＯ・Ｆｅ2Ｏ3）、カーボン黒等を用いる。なお、遮光性向上剤としてチタン酸化物を用いた場合には、反射調節剤としてベンガラ、黄鉛、酸化クロム等を用いることができる。
【００２２】また、膨張抑制剤としては、硫酸カリウムを０〜２重量％、酒石酸カリウム（または、酒石酸ナトリウム、酒石酸カリウム・酒石酸ナトリウム混合）を０〜１重量％、硼砂を０〜１重量％の比率で石膏の基本材に含有させる。
【００２３】以下、本発明の第１の実施の形態について、実施例及び比較例により具体的に説明する。まず、石膏の基本材に遮光性向上剤を含有させた場合の実施例１、２及び比較例１、２を説明する。石膏の基本材と遮光性向上剤とを以下の含有比率で均一に混合することにより試料を作成した。
【００２４】〔実施例１〕
（１）石膏の基本材下村石膏株式会社製、商品名ニューゾーストーン、色調白（無着色のもの）を９９．２重量％（２）遮光性向上剤白色顔料であるチタンホワイトを０．８重量％【００２５】〔実施例２〕
（１）石膏の基本材下村石膏株式会社製、商品名ニューゾーストーン、色調白（無着色のもの）を９８．５重量％（２）遮光性向上剤白色顔料であるチタンホワイトを１.５重量％【００２６】〔比較例１〕
（１）石膏の基本材下村石膏株式会社製、商品名ニューゾーストーン、色調白（無着色のもの）を１００重量％【００２７】〔比較例２〕
（１）石膏の基本材下村石膏株式会社製、商品名ニューゾーストーン、色調白（無着色のもの）を９９．７重量％（２）遮光性向上剤白色顔料であるチタンホワイトを０．３重量％【００２８】実施例１、２及び比較例１、２、の試料を、混水比０．２４の割合で水で練和して印象中に注入して硬化させ、図６に示すような立壁形状のある石膏模型を作成し、以下の試験方法により比較を行った。
【００２９】まず、計測用の石膏模型上にレーザー光を照射し、ＰＳＤ式レーザーセンサ（計測装置）にて反射光の計測を行った。
【００３０】図１は、そのときの計測装置による反射光の特性図である。図１において、基準点は模型の実際の寸法である。縦軸および横軸共に単位はｍｍである。遮光性向上剤を含まない比較例１においては、模型自体に光の透過性があるため全体に信号が弱く、計測値も低めになる。比較例２は、０．３重量％の遮光性向上剤を含んているので、多少の遮光性が与えられ比較例１より多少改善されるが充分ではない。実施例１では、０．８重量％の遮光性向上剤を含んでいるので、比較例２よりさらに改善される。実施例２では、石膏模型の角部の計測も可能になる。
【００３１】このように、遮光性向上剤を０．８重量％を含んだものでは、石膏模型の形状がほぼ特定でき、さらに１．５重量％を含んだものでは、石膏模型の角部の計測も可能になるので、本発明では、遮光性向上剤は０．５重量％以上を含む範囲とする。
【００３２】次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は、レーザー光の出力を強くした場合に対応させるべく、石膏の基本材に遮光性向上剤を含有させると共に反射調節剤を含有させた場合のものであり、実施例３及び比較例３、４により説明する。石膏の基本材に遮光性向上剤及び反射調節剤を以下の含有比率で均一に混合することにより試料を作成した。
【００３３】〔実施例３〕
（１）石膏の基本材下村石膏株式会社製、商品名ニューゾーストーン、色調白（無着色のもの）を９７．５重量％（２）遮光性向上剤白色顔料であるチタンホワイトを２重量％（３）反射調節剤黒色顔料酸化鉄（鉄黒）を０．５重量％【００３４】〔比較例３〕
（１）石膏の基本材下村石膏株式会社製、商品名ニューゾーストーン、色調白（無着色のもの）を９８．０重量％（２）遮光性向上剤白色顔料であるチタンホワイトを２重量％【００３５】〔比較例４〕
（１）石膏の基本材下村石膏株式会社製、商品名ニューゾーストーン、色調白（無着色のもの）を９９．５重量％（２）反射調節剤黒色顔料酸化鉄（鉄黒）を０．５重量％【００３６】石膏の基本材に遮光性向上剤を含有させた実施例１及び実施例２の場合と同様に、実施例３及び比較例３、４の試料を、混水比０．２４の割合で水で練和して印象中に注入して硬化させ、図６に示すような立壁形状のある石膏模型を作成し、以下の試験方法により比較を行った。
【００３７】まず、計測用の石膏模型上にレーザー光を照射し、ＰＳＤ式レーザーセンサ（計測装置）にて反射光の計測を行った。図２は、そのときの計測装置による反射光の特性図である。図２において、基準点は模型の実際の寸法である。縦軸および横軸共に単位はｍｍである。
【００３８】比較例１においては、上述したように、遮光性向上剤の含有がなく石膏模型自体に光の透過性があるため、全体に信号が弱く計測値も低めになる。比較例３においては、遮光性向上剤が含有され遮光性が与えられたため、反射が強くなり信号がはっきり現れたが、レーザー光の出力が強く反射調節剤が含有されていないので、２次反射が発生し立壁近傍にＺ値の膨らみが発生する。つまり、平坦のはずの部分が盛り上がって計測されてしている。比較例４においては、透光性向上剤の含有がなく反射調節剤を含有しているので、反射が弱くＳ/Ｎ比が悪くなり、ノイズの影響を受け計測値が変動している。
【００３９】一方、実施例３では遮光性向上剤により遮光性を上げ、反射調節剤により反射を調整することにより、石膏模型の角部の計測も可能になり、しかも立壁近傍においても二次反射が発生せずレーザーの計測装置に対し、理想的な特性を備えている。
【００４０】このように、比較例３に示すように遮光性向上剤を２重量％を含んだものでは、レーザー光の出力が大きくなった場合には、二次反射が発生するので、反射調整剤を含有させて反射を調整する。すなわち、遮光性向上剤の含有量を０.５〜１０重量％とし、レーザー光の出力に応じて反射調節剤により調節する。
【００４１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、照射されたレーザー光が石膏にて形成された石膏模型面での遮光性が高まり、結晶粒子間での乱反射を抑え、計測装置がレーザー光の反射位置を正確に特定することができる。従って、石膏模型の形態を高精度に測定できる。その結果、計測装置を用いたＣＡＤ／ＣＡＭシステム等を利用したモデルの設計、製作をより高い精度で行うことができる。
【００４２】また、膨張抑制剤を含有しているので、石膏模型の寸法精度を向上させることができ、例えば、寸法制度が要求される支台歯石膏模型にも適正に適用できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９８０６５５２０
【氏名又は名称】メディア株式会社
【識別番号】５００００４９４４
【氏名又は名称】下村石膏株式会社
【識別番号】５９５０９５８０３
【氏名又は名称】日産デジタルプロセス株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２４日（１９９９．１２．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１００５１６
【弁理士】
【氏名又は名称】三谷 惠
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７８７５１（Ｐ２００１−１７８７５１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月３日（２００１．７．３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３６６８４４ |
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