專利名稱：立體硬拷貝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體硬拷貝(hard copy)裝置。
背景技術(shù)：
以往，公知的技術(shù)是將薄板狀的熱塑性塑料等被成形對象固定在例如框上進行加熱使其軟化，通過將設(shè)于框的下部的粉末(金屬粉、陶瓷粉、砂等)固化而得到的成形模吸出框內(nèi)部的空氣，將被成形對象按照成形模來吸附使之成形(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。
但是，這些成形模是固定的，存在無法輕易改變的問題。另外，成形模的制造規(guī)模大，制造很費時間、成本，不適合非大量、單一品種的情況。
另一方面，以下技術(shù)也是公知的集合多個線棒材形成集合面，通過切削、研磨將該集合面加工成希望的型面形狀，形成成形模(例如，參照專利文獻3、專利文獻4)。
但是，在這些成形模中，由于進行切削、研磨等加工，因此存在如下問題使用過一次的銷不能被再次利用，在加工成希望的面形狀后，需要對形成的線棒材進行固定的處理。
專利文獻1特開昭60-46213號公報專利文獻2特開昭60-206608號公報專利文獻3特開昭61-233509號公報專利文獻4特開昭61-233510號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠自由地成形精密形狀的立體硬拷貝裝置。
利用下述的本發(fā)明達成該目的。
本發(fā)明的立體硬拷貝裝置，具有能夠形成規(guī)定圖案的形狀形成部，其具有顯示面和多個銷，在該多個銷的末端部具有與薄板狀的被成形對象接觸并設(shè)在所述顯示面?zhèn)鹊慕佑|部，該多個銷被設(shè)置為可相對所述顯示面移動；選擇性地驅(qū)動所述多個銷的驅(qū)動部；分別保持所述多個銷的位置的保持裝置；壓接裝置，相對于所述被成形對象和所述形狀形成部中的一方，使另一方向所述被成形對象和所述形狀形成部接近的方向相對移動，將所述被成形對象與所述形狀形成部壓接，該立體硬拷貝裝置的特征在于，通過利用所述形狀形成部形成所述規(guī)定的圖案，利用所述保持裝置保持所述多個銷，利用所述壓接裝置將所述被成形對象與所述形狀形成部壓接，在所述被成形對象上成形與利用所述形狀形成部所形成的所述規(guī)定圖案吻合的形狀的圖案。
由此，可以容易地得到如下的立體硬拷貝裝置可自由且精密地改變形狀形成部的形狀，保持該形狀，通過將所述形狀形成部和被成形對象壓接，可對被成形對象進行形成精密圖案的成形。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述被成形對象具有熱塑性；具有加熱所述被成形對象的加熱裝置。
作為被成形對象使用熱塑性薄板，通過加熱該熱塑性薄板，熱塑性薄板變成具有可塑性變形的狀態(tài)，可以容易地形成規(guī)定的形狀。
本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是具有對所述形狀形成部供給和排出所述被成形對象的供給/排出裝置。
由此，可以可靠地向形狀形成部供給被成形對象，并且，可以可靠地從形狀形成部排出薄板，因此，可以提高成形作業(yè)的效率。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述接近的方向和所述顯示銷的長度方向大致一致。
由此，可以容易地使被成形對象和形狀形成部接近和離開。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述形狀形成部具備支撐所述銷的導向部，該導向部被配置為矩陣狀、具有所述顯示銷可自由滑動地插通的多個孔部。
由此，多個銷可以分別平滑地移動。并且，可以將導向部的孔部做得很細，可以縮小相鄰的孔部之間的間距(可以高密度地配置孔部)，可以容易地形成精細的規(guī)定的凹凸圖案。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述壓接裝置通過向相對于所述形狀形成部接近的方向吸引所述被成形對象，使所述被成形對象壓接到所述形狀形成部上。
由此，可以容易地將被成形對象和形狀形成部壓接。
本發(fā)明的立體硬拷貝裝置最好為所述形狀形成部具備支撐所述銷的導向部，該導向部配置為矩陣狀，具有所述顯示銷可以自由滑動地插通的多個孔部，所述壓接裝置通過所述孔部從所述導向部的與所述顯示面相反的一面?zhèn)认蛳鄬τ谒鲂螤钚纬刹拷咏姆较蛭霰怀尚螌ο螅纱耸顾霰怀尚螌ο髩航拥剿鲂螤钚纬刹可稀?br> 由此，多個銷可以各自平滑地移動。并且，可以將導向部的孔部做得很細，可以縮小相鄰的孔部之間的間距(可以高密度地配置孔部)，可以容易地形成精細的規(guī)定的凹凸圖案。而且，可以容易地壓接被成形對象和形狀形成部。而且，通過利用孔部進行吸引可以使吸引的結(jié)構(gòu)變得更簡單。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好具有冷卻所述被成形對象的冷卻裝置。
由此，可以高效地在被成形對象上形成與規(guī)定圖案吻合的圖案。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述冷卻裝置構(gòu)成為通過向相對于所述形狀形成部接近的方向吸引所述被成形對象，來降低氣壓、冷卻所述被成形對象。
由此，可以容易地構(gòu)成冷卻被成形對象的機構(gòu)。并且，由于可以可靠快速地冷卻由加熱裝置加熱后的被成形對象，因此可以高效地進行成形。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述壓接裝置兼用作所述冷卻裝置。
由此，可以使裝置整體的結(jié)構(gòu)簡單化。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述保持裝置選擇性地將所述多個顯示銷保持在從所述顯示面突出的顯示位置上和不突出的基本位置上。
由此，可以容易地在顯示面上形成規(guī)定的凹凸圖案。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，所述顯示銷具有第1卡合部和第2卡合部，最好是所述保持裝置具有鎖定部件，該鎖定部件通過在所述顯示位置上與所述顯示銷的所述第1卡合部相卡合，保持該顯示銷使其不能向所述顯示銷的移動方向上的兩個方向移動，通過解除所述卡合，解除在所述顯示位置上的保持，而且，通過在所述基本位置上與所述顯示銷的所述第2卡合部相卡合，保持該顯示銷使其可以在朝向所述顯示位置的方向上移動。
在顯示位置和基本位置上，通過分別使顯示銷和鎖定部件相卡合，可以利用簡單的結(jié)構(gòu)將各顯示銷分別可靠地保持在顯示位置上和基本位置上。并且，在顯示位置上，通過解除鎖定部件和顯示銷的卡合，可以容易地解除顯示銷的保持。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述鎖定部件具有所述多個顯示銷分別插通的多個開口。
由此，可以使鎖定部件的結(jié)構(gòu)簡單化。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述鎖定部件由具有彈性的構(gòu)件構(gòu)成。
由此，可以可靠地彈推鎖定部件，可以使其在顯示位置上與第1卡合部可靠地卡合。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好具有從所述顯示位置朝向所述基本位置的方向彈推所述顯示銷的彈推部件。
由此，可以使顯示銷從顯示位置平滑且可靠地移動至基本位置。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好是所述驅(qū)動部由下述構(gòu)件構(gòu)成由磁性體構(gòu)成的多個磁心；分別將該各磁心自由滑動地支撐的筒狀的多個支撐部；和被設(shè)置成分別包圍該各支撐部地的多個螺線管。
由此，可以使驅(qū)動部的結(jié)構(gòu)簡單化。
在本發(fā)明的立體硬拷貝裝置中，最好具有使所述驅(qū)動部相對于所述形狀形成部相對移動的移動裝置。
通過分離地構(gòu)成形狀形成部和驅(qū)動部、使驅(qū)動部相對于形狀形成部相對移動，可以將銷做得細，可以縮小相鄰的銷之間的間距(可以高密度地配置銷)。由此，使用本發(fā)明的立體硬拷貝裝置，可以顯示精細的凹凸圖案，可以準確且可靠地顯示觸覺信息。


圖1是表示本發(fā)明的立體硬拷貝裝置的實施方式的立體圖。
圖2是表示圖1所示的立體硬拷貝裝置的形狀形成部的立體圖。
圖3是表示圖1的立體硬拷貝裝置的觸覺顯示器的立體圖。
圖4是說明圖3的觸覺顯示器的移動裝置的圖。
圖5是圖3的A-A線處的截面圖。
圖6是表示圖3的觸覺顯示器的顯示銷位于基本位置時，形狀形成部的一部分和驅(qū)動部的一部分的側(cè)視圖。
圖7是表示圖3的觸覺顯示器的顯示銷位于顯示位置時，形狀形成部的一部分和驅(qū)動部的一部分的側(cè)視圖。
圖8是表示圖3的觸覺顯示器的驅(qū)動部的立體圖。
圖9是表示圖3的觸覺顯示器的驅(qū)動部的平面圖(俯視圖)。
圖10是說明圖3的觸覺顯示器的發(fā)射脈沖的圖。
圖11是說明圖3的觸覺顯示器的動作的圖。
圖12是說明圖3的觸覺顯示器的動作的圖。
圖13是圖3的B-B線處的截面圖。
圖14是表示驅(qū)動單元對所希望的顯示單元進行發(fā)射的情況的平面圖(俯視圖)。
圖15是表示驅(qū)動單元對所希望的顯示單元進行發(fā)射的情況的平面圖(俯視圖)。
圖16是表示驅(qū)動單元對所希望的顯示單元進行發(fā)射的情況的平面圖(俯視圖)。
圖17是表示驅(qū)動單元對所希望的顯示單元進行發(fā)射的情況的平面圖(俯視圖)。
圖18是表示驅(qū)動單元對所希望的顯示單元進行發(fā)射的情況的平面圖(俯視圖)。
圖19是表示圖1的立體硬拷貝裝置的動作的示意圖。
圖20是表示圖1的立體硬拷貝裝置的動作的示意圖。
圖21是表示圖1的立體硬拷貝裝置的動作的示意圖。
符號說明1立體硬拷貝裝置；10裝置主體；100觸覺顯示器；11支托；12上表面；13螺栓；14主體內(nèi)室；15開口；2形狀形成部；20顯示單元；21導向部；212末端部；22通道；23顯示銷；231第1凸部；232第2凸部；233第3凸部；234凹部；235底部；236側(cè)面；24顯示面；25鎖定薄板；251開口；252緣部；26間隙；27接觸部；28銷主體；3驅(qū)動部；30、30a、30b、30c驅(qū)動單元；31導向部；32線圈架；33發(fā)射磁心；331磁心主體；332小徑部；34螺線管；341螺線管線圈；4上部單元41操作面板；42內(nèi)面；43鹵燈；5供紙裝置；51供紙電機；52供紙輥子；52a從動輥子；52b驅(qū)動輥子；53支架；54管道；55風扇；56排薄板導向板；6控制部；61、62開口；63、64孔；7移動裝置；71絲杠；72電機；73支撐板；75螺母；75 1插通孔；8移動體；9螺旋彈簧；91底板；92架臺；93載置臺；931支柱；932下板；933框架；94支撐部；P、P2熱塑性薄板。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖所示的最佳實施方式對本發(fā)明的立體硬拷貝裝置進行詳細說明。
圖1是表示本發(fā)明的立體硬拷貝裝置的實施方式的立體圖，圖2是表示圖1所示的立體硬拷貝裝置的形狀形成部的立體圖，圖3是表示圖1的立體硬拷貝裝置的觸覺顯示器的立體圖，圖4是表示圖3的觸覺顯示器的移動裝置的側(cè)視圖，圖5是圖3的觸覺顯示器的A-A線處的截面圖，圖6是表示顯示銷位于基本位置時，形狀形成部的一部分和驅(qū)動部的一部分的側(cè)視圖，圖7是表示顯示銷位于顯示位置時，形狀形成部的一部分的側(cè)視圖，圖8是表示圖3的觸覺顯示器的驅(qū)動部的立體圖，圖11和圖12是說明觸覺顯示器的動作的圖，圖13是圖3的觸覺顯示器的B-B線處的截面圖。另外，在圖13中，省略了一部分。
另外以下為便于說明，將圖3中箭頭×方向和圖13中的左右方向稱為“軸方向”，將在軸方向上的向圖13中右方向的移動稱為“沿軸方向前進”，將在軸方向上的向圖13中左方向的移動稱為“沿軸方向后退”，將圖6中的上側(cè)稱為“上”，將下側(cè)稱為“下”或“基端”。
本實施方式的立體硬拷貝裝置1構(gòu)成為通過使加熱后的熱塑性薄板(被成形對象)P抵接使用觸覺顯示器100的顯示銷23做成的、例如表示字符和圖像等的規(guī)定凹凸圖案并施加壓力，在熱塑性薄板P上成形與利用形狀形成部2形成的規(guī)定凹凸圖案相吻合的形狀的圖案。
以后，將使用觸覺顯示器100的顯示銷23做成的規(guī)定的凹凸圖案稱為成形圖案。
圖1所示的立體硬拷貝裝置1具有裝置主體10，并設(shè)有支架53，其在裝置主體10的上部后方設(shè)置薄板狀的熱塑性薄板(被成形對象)P；排薄板導向板56，其在裝置主體10的下部前方排出熱塑性薄板P；和上部單元4，其設(shè)在裝置主體10的上部。下面對這些各構(gòu)成要素依次進行說明。
上部單元4具有操作面板41；向后述的觸覺顯示器100供給和排出熱塑性薄板P的供紙裝置(供給/排出裝置)5；和控制觸覺顯示器100和供紙裝置5的控制部(控制裝置)6。
另外，將上部單元4的內(nèi)面42固定在裝置主體10的端部，使其相對于裝置主體10的上表面12以規(guī)定的角度傾斜。
在上部單元4的內(nèi)面42上設(shè)有鹵燈(加熱裝置)43。由此，可以以希望的溫度對熱塑性薄板P進行加熱。
操作面板41例如由液晶顯示器、有機EL顯示器、LED燈等構(gòu)成，具有顯示出錯信息等的顯示部(顯示裝置)和由各種開關(guān)等構(gòu)成的操作部(未圖示)。
供紙裝置5通過控制部6的控制，一張一張地間歇性地送出熱塑性薄板P。該熱塑性薄板P可以通過后述的形狀形成部2的上部附近。
另外，熱塑性薄板P具有熱塑性。該熱塑性薄板P的構(gòu)成材料不特別限定，例如可以列舉出聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物等聚烯烴、改性的聚烯烴、聚酰胺(例如尼龍6、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12、尼龍6-12、尼龍6-66)，熱塑性聚酰亞胺、芳香族聚酯等液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚縮醛、苯乙烯系、聚酰胺系、聚氯乙烯、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、聚丁二烯系、反式聚異戊間二烯系、氟橡膠系、氯化聚乙烯系等各種熱塑性合成橡膠等，或以這些為主的共聚合體、混合體、聚合物混合體等，可以使用其中的一種或?qū)煞N及兩種以上進行混合來使用。
在該熱塑性薄板P上，例如可以通過打印等在成形成形圖案之前，進行可識別該成形圖案的預印。
由此，可以觸覺地和視覺地表現(xiàn)成形圖案(提高了成形圖案的視認性)，例如，不但是視覺障礙者，即使對視力好的人(健全人)而言也容易識別，可以形成地界標、地圖等。
供紙裝置5具有作為其驅(qū)動源的供紙電機51和通過供紙電機51的工作而旋轉(zhuǎn)的供紙輥子52。
供紙輥子52由夾著熱塑性薄板P的搬送路徑(熱塑性薄板P)的上下相對置的從動輥子52a和驅(qū)動輥子52b構(gòu)成，驅(qū)動輥子52b與供紙電機51連接。由此，供紙輥子52將設(shè)置于支架53上的多張熱塑性薄板P朝著裝置主體10(觸覺顯示器100)一張一張地送入，或從裝置主體10(觸覺顯示器100)一張一張地排出。另外，也可以構(gòu)成為可自由拆裝地安裝容納熱塑性薄板P的供給盒來代替支架53。
控制部6例如根據(jù)預先保存在存儲部的程序，控制觸覺顯示器100和供紙裝置5等，由此來進行在熱塑性薄板P上的成形處理。另外，控制部6使操作面板41的顯示部顯示出錯信息，或使LED燈點亮/閃爍等，并根據(jù)從操作部輸入的各種開關(guān)的按下信號，使各部執(zhí)行相應的處理。
另外，控制部6根據(jù)個人電腦(PC)等主機計算機輸入的數(shù)據(jù)，或利用數(shù)字照相機(DC)、掃描儀等獲取的圖像數(shù)據(jù)，驅(qū)動后述的觸覺顯示器100的驅(qū)動部3，在形狀形成部2上形成成形圖案。
在裝置主體10的上表面12上，與上表面12平行地設(shè)有支撐由供紙輥子52供給的熱塑性薄板P的支托11。該支托11設(shè)置為可以在相對于設(shè)于上表面12上的、后述的觸覺顯示器100的顯示面24接近或離開的方向上(圖1中箭頭方向)移動。
該支托11通過未圖示的電機的驅(qū)動，在相對于顯示面24平行地接近或離開的方向上移動。由此，可以容易且可靠地使熱塑性薄板P相對于顯示面24接近或離開。
另外，在與支托11的顯示面24對應的部位上設(shè)有開口15。
另外，裝置主體10具有主體內(nèi)室14、設(shè)于主體內(nèi)室14的觸覺顯示器100。
管道54連接到主體內(nèi)室14。管道54與排出主體內(nèi)室14內(nèi)的氛圍氣體的兼用作吸引裝置和冷卻裝置的風扇(減壓裝置)55連接。
在風扇55動作時，保持主體內(nèi)室14的減壓狀態(tài)(降低氣壓)，當風扇55停止時，通過管道54從外部向所述處于減壓狀態(tài)的主體內(nèi)室內(nèi)導入空氣(大氣)，解除或緩和該減壓狀態(tài)。
另外，在主體內(nèi)室14的減壓狀態(tài)下，由于絕熱膨脹，主體內(nèi)室14(裝置主體10)的溫度變成比周圍溫度低的狀態(tài)。
另外，在管道54的中途可以設(shè)置開閉(打開/關(guān)閉)該管路54的閥(未圖示)。由此，可以容易地保持減壓狀態(tài)。
觸覺顯示器100具有形狀形成部(立體圖像顯示部)2和作為在形狀形成部2上形成成形圖案的驅(qū)動源的驅(qū)動部3。
觸覺顯示器100是通過形成使顯示銷23相對于顯示面(示出面)24突出的部位和不突出的部位，來顯示成形圖案(字符(墨字、點字)、圖形等圖像信息)的裝置。
觸覺顯示器100具有底板91、設(shè)置于底板91上的架臺92和作為觸覺顯示器載置部的載置臺93。
在架臺92之上，設(shè)置有可相對于架臺92在軸方向上移動的支撐部94，在架臺92的內(nèi)部，設(shè)有可使支撐部94在軸方向上移動的移動裝置7。
移動裝置7如圖4所示，構(gòu)成為沿軸方向延伸的絲杠(進給螺紋軸)71、具有與絲杠71的端部接合(粘接)的旋轉(zhuǎn)軸的電機72、形成有插通絲杠71的插通孔751的筒狀的螺母(移動體)75和支撐板73。
在螺母的插通孔751中形成有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與形成于絲杠71上的外螺紋螺合。該螺母75相對支撐板固定或一體化。
支撐部94通過該支撐板73與螺母75連接。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，當電機72的輸出軸向規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)時，其驅(qū)動力被傳遞至絲杠71，絲杠71向規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)。當絲杠71向規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)時，螺母75沿絲杠71在軸方向移動，支撐板73也與螺母75一同在軸方向移動。
這樣，移動裝置7可以使支撐部94沿軸方向位移(移動)。
在支撐部94上固定有驅(qū)動部3。
所述支撐部94和驅(qū)動部3通過移動裝置7一體地(同步地)向軸方向前進或后退。
載置臺93通過支柱931設(shè)在底板91上。該載置臺93在俯視時呈長方形，其長度方向與軸方向大致正交，且被設(shè)置為相對于底板91大致平行。
另外，如圖5所示，在載置臺93上設(shè)有從上側(cè)和下側(cè)分別支撐形狀形成部2的板狀的框架933和下板932。關(guān)于形狀形成部2將在后面敘述。
框架933在俯視時呈與形狀形成部2大致相同的大小(長度、寬度)，在該框架933上形成有插入螺栓13的孔63，在與形狀形成部2的顯示面24對應的位置上設(shè)有開口61。
另外，在形狀形成部2上形成有插入螺栓13的孔64。
框架933的孔63和形狀形成部2的孔64，與設(shè)于下板932上的未圖示的螺紋孔重疊，螺栓13插通孔63、64與螺紋孔螺合/緊固，由此來支撐形狀形成部2。
下板932固定于載置臺93上，如圖5所示，在下板932和載置臺上，在與形狀形成部2的顯示面24對應的位置上設(shè)有開口62。
形狀形成部2具有作為顯示觸覺信息的觸知元件的多個顯示銷23、可自由活動地(移動)支撐多個顯示銷23的導向部(導向裝置)21、和薄板狀的鎖定薄板(鎖定構(gòu)件)25。
導向部21的外形(整體形狀)如圖2所示，在本實施方式中，形成方柱形狀(直方體形狀)，在該導向部21上設(shè)有圖6中的在上下方向上貫通的多個通道(孔部)22。
在本實施方式中，各通道22形成為大致圓柱狀，其末端部223的內(nèi)徑形成為小于通道22的其他部分的內(nèi)徑。
另外，各通道22被設(shè)為互相平行。并且，各通道22在俯視時形成為在行方向和列方向分別為相等間隔的矩陣狀(行列狀)。
這樣配置的各通路22的間距可以適當設(shè)定，但最好為例如0.5mm～3mm左右。
由此，可以形成精細的成形圖案。
另外，各通路22的內(nèi)徑最好小于后述的各線圈架32的內(nèi)徑，且大于后述的發(fā)射磁心33的小徑部332的外形。
通道22的內(nèi)徑和各顯示銷23的外徑，分別設(shè)有若干間隙(游隙)以使在各顯示銷23處無障礙地光滑地滑動。
顯示銷23被可自由活動(移動)地分別插入(設(shè)置)在各通路22內(nèi)，該導向部21作為分別限制各銷23的移動方向的導向部來發(fā)揮功能。即，導向部21支撐各顯示銷23使其分別只能在其長度方向移動。
在此，顯示銷23的長度方向不限于顯示銷23為直線狀的情況下的直線方向，其概念包括例如在顯示銷23彎曲或折曲的情況下，沿著顯示銷23的圖案的方向。
導向部21的圖6中的上側(cè)的表面構(gòu)成顯示面24。通過使規(guī)定的顯示銷23從該顯示面24突出，形成成形圖案，由設(shè)在這些顯示銷23的末端部的接觸部27顯示成形圖案。
該顯示面24和裝置主體10的上表面12大致位于同一個平面上。
由此，顯示銷23通過通道22可以從主體內(nèi)室的內(nèi)部向外部突出。
另外，通過通道22，可以將外部氣體吸引(導入)至主體內(nèi)室14內(nèi)。
作為導向部21的構(gòu)成材料，沒有特別限定，例如，可以使用各種金屬、各種樹脂、各種陶瓷等。
在導向部21的各通道22的圖6和圖7中的上下方向的中央部，設(shè)有插入鎖定薄板25的間隙26。該間隙26被設(shè)為與顯示面24平行。
各顯示銷23分別具有銷主體28，在銷主體28上從銷主體28的基端側(cè)向末端側(cè)依次形成有第1凸部231、第2凸部232、和第3凸部233(第2卡合部)。
銷主體28是橫截面形狀為圓形形狀的棒狀體，形成為相同長度、相同外徑(直徑)。
在銷主體28的形成第1凸部231、第2凸部232、和第3凸部233的部位，與銷主體28相比，其外徑較大。并且，凸部233的外徑大于凸部231和232的外徑。
第2凸部232的外周面(側(cè)面)最好為平坦面。由此，第2凸部232可以相對于后述的緣部252光滑地移動。
第1凸部231和第2凸部232被配置為以規(guī)定距離相隔開。由此，在其周方向上在整個一周上形成凹部234(第1卡合部)。該凹部234的底部235的寬度被設(shè)定成與鎖定薄板25的厚度方向的長度大致相同，或是稍微大一點。
各顯示銷23的長度被設(shè)定為如下的尺寸在保持(定位)在顯示位置上時從顯示面24突出、在保持在基本位置(非顯示位置)上時不從顯示面24突出的尺寸。另外，關(guān)于顯示位置、基本位置將在后面敘述。
作為各顯示銷23的構(gòu)成材料，分別可以列舉出例如鐵、鈷、鎳等。
鎖定薄板25的整體形狀在俯視時呈長方形，設(shè)有多個開口251。該各開口251被分別與各顯示銷23對應設(shè)置，各顯示銷23插通各開口251。該各開口251的直徑形成為大于第3凸部233的外徑。并且，各開口251的直徑最好形成為小于第2凸部232。
由此，可以防止顯示銷23從形狀形成部2中脫出。
用鎖定薄板25、第3凸部233和凹部234形成保持裝置的主要部分。
本實施方式的鎖定薄板25具有適度的彈性和適度的剛性。并且，鎖定薄板25上形成有與各開口251面臨的緣部252。
該鎖定薄板25的構(gòu)成材料不特別限定，例如可以列舉出各種樹脂等。
在通道22內(nèi)，在各顯示銷23的末端部的外周側(cè)設(shè)置有螺旋彈簧9。即，處于顯示銷23的末端部插入螺旋彈簧9的內(nèi)側(cè)的狀態(tài)。
螺旋彈簧9的末端部與導向部21的末端部212抵接，螺旋彈簧9的基端部與第3凸部233抵接。
螺旋彈簧9是從顯示位置向基本位置的方向、即基端方向彈推顯示銷23的構(gòu)件，在顯示銷23從顯示位置向基本位置移動時，對其進行輔助。
另外，在位于基本位置時，螺旋彈簧9阻止(防止)顯示銷23從顯示面24突出。
在顯示位置中，螺旋彈簧9被設(shè)置為壓縮狀態(tài)，利用其彈性力，向基端側(cè)彈推顯示銷23。
如圖6所示，當顯示銷23位于不從顯示面突出的位置(非顯示狀態(tài))時，鎖定薄板25的緣部252與第3凸部233抵接，通過卡合阻止顯示銷23向基端側(cè)移動，并保持其使其可以向末端側(cè)移動。
此時的鎖定薄板25被彈推而其向圖6中的右方向按壓第2凸部232的側(cè)面236。該狀態(tài)下的顯示銷23的位置稱為基本位置。
另外，作為彈推鎖定薄板25的裝置，不特別限定，可以使用以往的公知的技術(shù)。
另外，如圖7所示，當顯示銷23位于從顯示面24突出的位置(顯示狀態(tài))時，鎖定薄板25的緣部252被插入顯示銷23的凹部234，通過與第1凸部231和第2凸部232卡合，保持顯示銷23并阻止其向基端側(cè)和末端側(cè)兩個方向的移動。以后，將該狀態(tài)的顯示銷23的位置稱為顯示位置。
另外，由形狀形成部2的一個顯示銷23、形狀形成部2的導向部21和鎖定薄板25的對應于所述顯示銷23的部分，構(gòu)成一個顯示單元20。
在圖6和圖7中，在形狀形成部2的下側(cè)，設(shè)有驅(qū)動部3，形狀形成部2的各顯示銷23分別由該驅(qū)動部3驅(qū)動向長度方向(圖6中的上下方向)移位(移動)，由鎖定薄板25保持(定位)于顯示位置。由此，利用多個顯示銷23的接觸部27顯示凹凸圖案的觸覺信息。
圖8是表示本實施方式的驅(qū)動部的立體圖，圖9是表示驅(qū)動部的平面圖(俯視圖)，圖10是說明發(fā)射脈沖的圖。另外，在圖8中，放大地表示相鄰的線圈架之間的寬度(間隔)。
驅(qū)動部3由多個驅(qū)動單元30、支撐各驅(qū)動單元30的導向部31構(gòu)成。在圖8中，設(shè)有8個驅(qū)動單元30。
各驅(qū)動單元30分別具有線圈架(支撐部)32、發(fā)射磁心33和螺線管34。
在本實施方式中，各線圈架32的形狀分別呈具有有底部的筒狀(圓柱狀)(各線圈架32的橫截面形狀分別呈圓形形狀)，各線圈架32分別形成為相同的內(nèi)徑。并且，在本實施方式中，各線圈架32被設(shè)為互相平行。并且，在本實施方式中，在圖9中的上下方向上形成有多個以相等間隔形成為直線狀的線圈架32的列，相鄰列的線圈架32在圖9的上下方向上被互相偏移配置。即配置成交錯狀?？梢愿鶕?jù)前述的形狀形成部2的通道22的間距等對配置成列狀的各線圈架32的間距進行適當設(shè)定，但是最好在例如1mm～3mm左右。
在各線圈架32內(nèi)分別可自由活動(移動)地插接(設(shè)置)有發(fā)射磁心33，該線圈架32作為分別限制發(fā)射磁心33的移動方向的導向部來發(fā)揮功能。即，線圈架32分別支撐發(fā)射磁心33使其只能在其長度方向(圖8中的上下方向)移動。
各發(fā)射磁心33分別形成為具有相同長度、相同外徑(直徑)。另外，各發(fā)射磁心33分別由磁性體構(gòu)成，具有橫截面的形狀呈圓形形狀的棒狀體即磁心主體331和小徑部332。
各小徑部332是外徑比磁心主體331小的棒狀體，被分別設(shè)置在磁心主體331的末端側(cè)(圖6中的上側(cè))。
另外也可以沒有小徑部332。
作為發(fā)射磁心的構(gòu)成材料，不特別限定，例如可以列舉出不銹鋼等。
螺線管34大致為圓筒狀，其中心軸與線圈架32的中心軸大致一致，以包圍線圈架32的中央部周圍的狀態(tài)卷繞螺線管線圈341設(shè)置。
施加給各驅(qū)動單元30的各螺線管34的脈沖(電壓)的施加電壓和施加時間由控制部控制。
當各驅(qū)動單元30位于與所希望的顯示銷23對應的位置(后述)時，控制部向螺線管線圈341施加圖10所示的寬度(施加時間)W1、施加電壓V的脈沖。利用該脈沖在螺線管34產(chǎn)生磁場。通過該螺線管(螺線管線圈341)產(chǎn)生的磁場，將發(fā)射磁心33向上方發(fā)射的力起作用，發(fā)射磁心33開始向圖6中的上方移動的動作(發(fā)射動作)，與顯示銷23的基端碰撞。并且，最好對此時的脈沖的施加時間和施加電壓預先進行設(shè)定，以使鎖定薄板25和凹部可靠地卡合。
在此，對一次施加給螺線管34的電壓(一個脈沖)的施加時間，不特別限定，例如，為了縮短顯示時間最好是短時間，在此為3～5msec左右。
后面將所述動作稱為發(fā)射動作。
另外，對施加給螺線管線圈341(螺線管34)的施加電壓不特別限定，最好為0.1～5V左右，0.5～1.5V左右則更好。通過使施加給螺線管線圈341的施加電壓處于所述范圍內(nèi)，可具有可以節(jié)省耗電的優(yōu)點。
另外，最好將螺線管34設(shè)置成當位于初始位置時，包圍發(fā)射磁心33的末端側(cè)(圖6中的上側(cè))，并且，當與顯示銷23碰撞時，包圍發(fā)射磁心33的基端側(cè)。由此，可以高效地使發(fā)射磁心移動。
在此，初始位置是指磁心主體331與線圈架32的底部抵接的狀態(tài)下的發(fā)射磁心33的位置。
作為這樣的螺線管線圈341的構(gòu)成材料，如果是銅、銀、金等導電性材料，不作特別限定。
接下來，利用圖11～圖13對使用觸覺顯示器100的成形圖案的形成(描繪)的詳細動作(作用)進行說明。
另外，以下，由于形狀形成部2的各顯示單元20和驅(qū)動部3的驅(qū)動單元30的結(jié)構(gòu)和作用分別相同，因此代表性地只對其中一個進行說明。
另外，如圖13所示，由支撐部94和驅(qū)動部3構(gòu)成移動體8。
首先，移動體8從圖13(a)的位置向軸方向(圖16中的右側(cè))前進。
接下來，在驅(qū)動部3到達突出的顯示銷23的下部時，暫時停止電機72的驅(qū)動，根據(jù)來自控制部的信號，向螺線管34施加如圖10所示的脈沖，對該螺線管34進行勵磁。利用在螺線管34中產(chǎn)生的磁吸引力，發(fā)射磁心33被發(fā)射。
接下來，如圖12所示，被發(fā)射的發(fā)射磁心33與顯示銷23碰撞。由此，顯示銷23向上方移動。接下來，在凹部234移動到與緣部252對應的位置時，由于鎖定薄板25被向右方向彈推，因此緣部252因該彈推力向圖12中的箭頭方向移動，插入到凹部234中，通過卡合將顯示銷23保持在顯示位置(參照圖7和圖13(b))。另一方面，發(fā)射磁心33在碰撞后自由下落，回到初始位置。
通過對規(guī)定的顯示銷23進行以上的動作，在形狀形成部2顯示成形圖案(參照圖13(c))。
另一方面，在消去成形圖案時，使鎖定薄板25向圖6中的左方向移動少許。
在此，少許是指俯視時保證與第3凸部233重疊的狀態(tài)的概念。
由此，與凹部234相卡合的緣部252被解除與該凹部234的卡合，顯示銷23通過螺旋彈簧9的彈推力向基端方向移動。然后，第3凸部233與鎖定薄板25碰撞。并且，鎖定薄板25通過與該第3凸部233卡合，保持顯示銷23，由此顯示銷23返回(位于)基本位置。
圖14～圖18是表示驅(qū)動單元對希望的顯示單元進行發(fā)射的情況的平面圖(俯視圖)。
另外，在圖14～圖18中，作為一例，驅(qū)動部3具有3列驅(qū)動單元30(30a～30c)，形狀形成部2具有8行10列通道22(A11～A88)。
以下，對形成觸覺顯示器100的成形圖案的動作(作用)進行說明。
另外，下面，作為一例，使各通道22的間距為1mm，使各線圈架的間距為3mm。
首先，通過移動單元7，驅(qū)動部3向軸方向前進。
當各驅(qū)動單元30a到達通道22的第1列(A11～A81)的下部時，(在本實施方式中，為各驅(qū)動單元30a的發(fā)射磁心33和通道的第1列顯示銷23的直徑的中心大致一致時)，驅(qū)動部3的前進停止規(guī)定時間，如圖15所示，各驅(qū)動單元30a分別對第1列對應的顯示銷23開始發(fā)射動作(驅(qū)動)。在該動作中，根據(jù)前述的顯示數(shù)據(jù)對A11、A41、A71選擇性地進行驅(qū)動，決定與各驅(qū)動單元30對應的各顯示銷23的位置(突出位置和基本位置)。當該動作結(jié)束時，驅(qū)動部3向軸方向前進，驅(qū)動單元30a到達下一列的通道(A12～A82)22的下部。以后也同樣，驅(qū)動單元30a對第2列(A12、A42、A72)的通道22和第3列(A13、A43、A73)的通道22對應的顯示銷23進行發(fā)射動作。
當各驅(qū)動單元30a到達第4列的通道22的下部、各驅(qū)動單元30b到達通道22的第1列的下部時，如圖16所示，各驅(qū)動單元30a分別對A14、A44、A47進行發(fā)射動作，同時各驅(qū)動單元30b分別對A21、A51、A81進行發(fā)射動作。以后也同樣地進行發(fā)射動作。然后，當?shù)?列的通道22到達各驅(qū)動單元30c之上時，如圖17所示，各驅(qū)動單元30a分別對A17、A47、A77進行發(fā)射動作，同時各驅(qū)動單元30b分別對A24、A54、A84進行發(fā)射動作，驅(qū)動單元30c對A31、A61進行發(fā)射動作。以后進行同樣的處理。由此，如圖18所述，驅(qū)動部3可以對形狀形成部2的所有顯示銷23選擇性地進行驅(qū)動，通過控制驅(qū)動部，規(guī)定的顯示銷23可以在顯示面24上形成(描繪)成形圖案。
接下來，對使用前述的觸覺顯示器100的立體硬拷貝裝置1的作用進行說明。
首先，例如，使用者將熱塑性薄板P載置在支架53上，一邊看著操作面板41一邊操作操作部，由此，開始控制部6的動作。
通過根據(jù)控制部6的命令選擇性地驅(qū)動驅(qū)動部3，使規(guī)定的顯示銷23移動，在形狀形成部2的顯示面24上形成成形圖案。接下來，使供紙輥子53旋轉(zhuǎn)，將熱塑性薄板P供給到支托11上。
接下來，使鹵燈43動作，將熱塑性薄板P加熱直至能夠進行塑性變形的狀態(tài)(參照圖19)。
以后，將加熱至能夠進行塑性變形的狀態(tài)的熱塑性薄板稱為熱塑性薄板P2。
然后，將支托11向下方向(接近裝置主體10的上表面12的方向)移動，與上表面12抵接。由此，熱塑性薄板P2的下表面與形成了成形圖案的顯示銷23緊靠。然后通過驅(qū)動風扇55，對主體內(nèi)室14進行減壓，通過通道22從主體內(nèi)室14吸引與顯示銷23緊靠的熱塑性薄板P2(參照圖20)。
由此，將熱塑性薄板P2壓接到所述顯示銷23上，在熱塑性薄板P2上形成成形圖案(參照圖21)。
而且，通過將風扇55驅(qū)動規(guī)定時間，對主體內(nèi)室14進行減壓、冷卻，由此，作成將熱塑性薄板P2冷卻至希望的溫度后的成形薄板。
接下來，將支托11向上方向(相對于上表面12離開的方向)移動，在舉起成形薄板后使供紙輥子52旋轉(zhuǎn)，排出成形薄板。
然后，在其它的熱塑性薄板P上成形時，反復執(zhí)行與前述相同的動作。
在結(jié)束上述成形動作時，使鎖定薄板25向與移動方向相反的方向移動，由此使顯示銷23返回基本位置。
如以上所說明那樣，根據(jù)上述立體硬拷貝裝置1，可以利用形狀形成部2形成精密的成形圖案，通過將形狀形成部2與熱塑性薄板P2壓接，可以容易地成形與其凹凸圖案吻合的形狀的圖案的成形薄板。
另外，由于可以通過根據(jù)圖像數(shù)據(jù)等各種電子數(shù)據(jù)在形狀形成部進行成形圖案的顯示來改寫圖案，因此凹凸圖案的變更變得容易，例如，產(chǎn)生了可以以低成本應對小批量的成形的效果。
另外，由于結(jié)構(gòu)簡單、能夠小型化，因此產(chǎn)生的效果是不僅僅限于在產(chǎn)業(yè)上的用途，還可以簡單地實現(xiàn)在民生用途上的利用。
另外，顯示密度例如可以實現(xiàn)到1mm的程度，因此可以用于與通用的紙點字的規(guī)格類似的點字顯示。通過將利用本發(fā)明的立體硬拷貝裝置做成的薄板使用到點字顯示中，可以實現(xiàn)比紙點字更具有耐久性的點字顯示。
另外，由于使用熱塑性薄板P作為被成形對象，因此通過進行規(guī)定的加熱，熱塑性薄板P變成可以塑性變形的狀態(tài)，可以容易地進行成形。
另外，使用風扇55對主體內(nèi)室14進行減壓，從孔部進行對熱塑性薄板P2的吸引，由此，可以容易地使顯示銷23和熱塑性薄板P2壓接，可以容易地同時進行對熱塑性薄板P2的成形和對熱塑性薄板P(P2)的冷卻。
另外，在本實施方式中，作為減壓裝置使用了風扇55，但也不限于此，例如可以使用真空泵等。
另外，在本實施方式中，對使用螺線管34作為驅(qū)動部，使驅(qū)動部3相對于形狀形成部2相對移動，使顯示銷23從基本位置向顯示位置移動的情況進行了說明，但也不限于此，例如，可以如下構(gòu)成驅(qū)動部通過在與各顯示銷對應的電機的旋轉(zhuǎn)軸(電機軸)的周面上螺旋設(shè)置外螺紋，在各顯示銷23上螺旋設(shè)置內(nèi)螺紋，使該外螺紋和內(nèi)螺紋螺合，使顯示銷23從基本位置向顯示位置移動。
該情況下，由于不限于基本位置和顯示位置，也可以將顯示銷定位于顯示銷移動方向上的希望的位置上，因此，例如可以成形等高線等的各顯示銷的高度不同的圖案。
另外，在本實施方式中，使用了熱塑性的薄板作為被成形對象，但也不限于此，例如可以使用具有熱硬性的熱硬性薄板等。該情況下，可以預先通過吸引裝置使未硬化的熱硬性薄板與形狀形成部抵接，在未硬化的薄板上形成成形圖案后，利用加熱部進行加熱，來進行成形。
另外，在本實施方式中，將熱塑性薄板P放置在支托11上使接近形狀形成部，但是不限于此，例如也可以使用吸引裝置使其接近。
以上根據(jù)圖示的實施方式對本發(fā)明的立體硬拷貝裝置進行了說明，但是本發(fā)明并不限于此，各部的結(jié)構(gòu)可以置換成具有同樣功能的任意的結(jié)構(gòu)。另外，也可以在本發(fā)明上添加其它任意的構(gòu)成物。
權(quán)利要求
1.一種立體硬拷貝裝置，具有能夠形成規(guī)定圖案的形狀形成部，其具有顯示面和多個銷，在該多個銷的末端部具有與薄板狀的被成形對象接觸并設(shè)在所述顯示面?zhèn)鹊慕佑|部，該多個銷被設(shè)置為可相對所述顯示面移動；選擇性地驅(qū)動所述多個銷的驅(qū)動部；分別保持所述多個銷的位置的保持裝置；壓接裝置，其相對于所述被成形對象和所述形狀形成部中的一方，使另一方向所述被成形對象和所述形狀形成部接近的方向相對移動，將所述被成形對象與所述形狀形成部壓接，該立體硬拷貝裝置的特征在于，通過利用所述形狀形成部形成所述規(guī)定圖案，利用所述保持裝置保持所述多個銷，利用所述壓接裝置將所述被成形對象與所述形狀形成部壓接，在所述被成形對象上成形與利用所述形狀形成部所形成的所述規(guī)定圖案吻合的形狀的圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述被成形對象具有熱塑性；具有加熱所述被成形對象的加熱裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，具有對所述形狀形成部供給和排出所述被成形對象的供給/排出裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述接近的方向和所述顯示銷的長度方向大致一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述形狀形成部具備支撐所述銷的導向部，該導向部被配置為矩陣狀、具有所述顯示銷可以自由滑動地插通的多個孔部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述壓接裝置通過向相對于所述形狀形成部接近的方向吸引所述被成形對象，使所述被成形對象壓接到所述形狀形成部上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述形狀形成部具備支撐所述銷的導向部，該導向部配置為矩陣狀、具有所述顯示銷可以自由滑動地插通的多個孔部，所述壓接裝置通過所述孔部從所述導向部的與所述顯示面相反的一面?zhèn)认蛳鄬τ谒鲂螤钚纬刹拷咏姆较蛭霰怀尚螌ο螅纱耸顾霰怀尚螌ο髩航拥剿鲂螤钚纬刹可稀?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，具有冷卻所述被成形對象的冷卻裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述冷卻裝置通過向相對于所述形狀形成部接近的方向吸引所述被成形對象，來降低氣壓、冷卻所述被成形對象。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述壓接裝置兼用作所述冷卻裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述保持裝置選擇性地將所述多個顯示銷保持在從所述顯示面突出的顯示位置上和不突出的基本位置上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述顯示銷具有第1卡合部和第2卡合部，所述保持裝置具有鎖定部件，該鎖定部件通過在所述顯示位置上與所述顯示銷的所述第1卡合部相卡合，保持該顯示銷使其不能向所述顯示銷的移動方向上的兩個方向移動，通過解除所述卡合，解除在所述顯示位置上的保持，而且，通過在所述基本位置上與所述顯示銷的所述第2卡合部相卡合，保持該顯示銷使其可以在朝向所述顯示位置的方向上移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述鎖定部件具有所述多個顯示銷分別插通的多個開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述鎖定部件由具有彈性的構(gòu)件構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，具有從所述顯示位置朝向所述基本位置的方向彈推所述顯示銷的彈推部件。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，所述驅(qū)動部由下述構(gòu)件構(gòu)成由磁性體構(gòu)成的多個磁心；分別將該各磁心自由滑動地支撐的筒狀的多個支撐部；和被設(shè)置成分別包圍該各支撐部的多個螺線管。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任意一項所述的立體硬拷貝裝置，其特征在于，具有使所述驅(qū)動部相對于所述形狀形成部相對移動的移動裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可自由地成形精密形狀的立體硬拷貝裝置。該立體硬拷貝裝置具有可以形成規(guī)定圖案的形狀形成部，其具有多個顯示銷，該多個銷具有與熱塑性薄板接觸的接觸部，該多個銷被設(shè)置為可相對顯示面移動；選擇性地驅(qū)動多個顯示銷的驅(qū)動部；分別保持多個顯示銷的位置的鎖定薄板；風扇，其使熱塑性薄板相對于形狀形成部向接近的方向移動并進行壓接，該立體硬拷貝裝置的特征在于，利用形狀形成部形成所述規(guī)定圖案，利用鎖定薄板保持多個顯示銷，利用風扇壓接熱塑性薄板和形狀形成部，從而，在熱塑性薄板上成形與利用形狀形成部所形成的所述規(guī)定圖案吻合的形狀的圖案。
文檔編號B41J3/32GK1672893SQ2005100594
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者柳澤重一, 米澤義道 申請人:精工愛普生株式會社