JP2004361496A - 可動式ピンアレイの製造方法および可動式ピンアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ確実にピンを高密度に配置し得る可動式ピンアレイの製造方法および可動式ピンアレイを提供することにある。
【解決手段】本発明の可動式ピンアレイの製造方法は、複数のピン３と、前記各ピン３を可動自在に支持するガイド部２とを有する可動式ピンアレイ１の製造方法であって、層状に設けた材料に対し選択的に光を照射し、複数の通路２１を有するガイド部２の一部を構成する層を形成する工程を複数回繰り返し行うことにより、複数の層を順次積層してゆき、前記ガイド部２を形成するガイド部形成工程と、前記ガイド部形成工程で形成した前記ガイド部２の各通路２１にそれぞれピン３を可動自在に取り付けるピン取付け工程とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動式ピンアレイの製造方法および可動式ピンアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、触覚情報を提示（表示）する触覚ディスプレイに用いられる可動式ピンアレイの一例として、所定の間隔ごとに互いに平行をなすように設けられる複数のピンと、これらの複数のピンを駆動させる駆動機構とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この場合、複数のピンは、表板に設けた貫通孔内に挿着されることにより上下方向に可動自在に支持され、各ピンは上下方向に移動することにより先端が表板の表面から出没するようになっている。
【０００３】
また、駆動機構は、表板の下方に設けられる上プレートと下プレートとの間で保持されるステッピングモータ、ステッピングモータのシャフトの回転運動を直線運動に変換する直線移動機構等から構成されている。
直線移動機構は、ステッピングモータのシャフトの先端部に螺設される雄ネジと、雄ネジと相互に螺合するピンの内面に螺設される雌ネジと、ピンを上下方向に移動可能に支持する表板の下面側に設けられる案内棒とから構成されている。
【０００４】
そして、ステッピングモータを駆動させてシャフトを回転させることにより、シャフトの雄ネジのピンの雌ネジに対する相対的な螺合位置が変化してピンが上方または下方に移動し、ピンの先端が表板の表面から出没する。このようにして、複数のピンの先端により、触角情報として所定の凹凸パターンが提示され、この凹凸パターンを手指で触れることにより、所定の情報を認識することができる。
【０００５】
しかしながら、上記のような構成の従来の可動式ピンアレイにあっては、表板に設けた貫通孔内にピンを挿着することによりピンを上下方向に可動自在に支持し、ピンの内面に螺設した雌ネジとステッピングモータのシャフトに螺設した雄ネジとを相互に螺合させることにより、ステッピングモータの回転運動を直線運動に変換してピンを上下方向に可動させ、ピンがシャフトに対して回転するのを防止するために表板の下面側に案内棒を設けているため、各ピンを支持する部分の構造が複雑になってしまい、加工、組立てに手間がかかり、製造コストが高くなってしまう。
また、構造上、ピンを細く、隣接するピン間のピッチを狭くすることが困難である（ピンを高密度に配置することが困難である）。このため、微細な凹凸パターンを提示することができないという欠点がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−４４２８９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、容易かつ確実にピンを高密度に配置し得る可動式ピンアレイの製造方法および可動式ピンアレイを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の可動式ピンアレイの製造方法は、複数のピンと、前記各ピンを可動自在に支持するガイド部とを有する可動式ピンアレイの製造方法であって、
光造形法により複数の通路を有するガイド部を形成するガイド部形成工程と、
前記ガイド部形成工程で形成した前記ガイド部の各通路にそれぞれピンを可動自在に取り付けるピン取付け工程とを有することを特徴とする。
これにより、任意の形状を有するガイド部を容易に精度良く形成することができ、また、加工、組立てを容易にすることができ、また、製造コストを低減することができ、安価なものを提供することができる。
【０００９】
また、ガイド部の通路を細く、隣接する通路間のピッチを狭くすることができ（通路を高密度に配置することができ）、ピンを細く、隣接するピン間のピッチを狭くすることができる（ピンを高密度に配置することができる）。これにより、本発明の可動式ピンアレイを、触覚情報を提示（表示）する触覚ディスプレイ（触覚ディスプレイの表示部）に適用した場合において、微細な凹凸パターンを提示することができる。
【００１０】
本発明の可動式ピンアレイの製造方法は、複数のピンと、前記各ピンを可動自在に支持するガイド部とを有する可動式ピンアレイの製造方法であって、
層状に設けた材料に対し選択的に光を照射し、複数の通路を有するガイド部の一部を構成する層を形成する工程を複数回繰り返し行うことにより、複数の層を順次積層してゆき、前記ガイド部を形成するガイド部形成工程と、
前記ガイド部形成工程で形成した前記ガイド部の各通路にそれぞれピンを可動自在に取り付けるピン取付け工程とを有することを特徴とする。
これにより、任意の形状を有するガイド部を容易に精度良く形成することができ、また、加工、組立てを容易にすることができ、また、製造コストを低減することができ、安価なものを提供することができる。
【００１１】
また、ガイド部の通路を細く、隣接する通路間のピッチを狭くすることができ（通路を高密度に配置することができ）、ピンを細く、隣接するピン間のピッチを狭くすることができる（ピンを高密度に配置することができる）。これにより、本発明の可動式ピンアレイを、触覚情報を提示（表示）する触覚ディスプレイ（触覚ディスプレイの表示部）に適用した場合において、微細な凹凸パターンを提示することができる。
【００１２】
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記材料の主成分は、光硬化性樹脂であり、前記ガイド部形成工程において、前記材料に対し選択的に光を照射して該光硬化性樹脂を硬化させ、前記層を形成するのが好ましい。
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記材料は、粉末状をなしており、前記ガイド部形成工程において、前記材料に対し選択的に光を照射して該材料を焼結し、前記層を形成するのが好ましい。
【００１３】
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記材料の主成分は、金属であるのが好ましい。
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記金属は、鉄、銅、または、これらのうちの少なくとも一方を含む合金であるのが好ましい。
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記各ピンは、それぞれ、前記通路に可動自在に挿着されるピン本体と、前記ガイド部の両端から突出する前記ピン本体の両端部にそれぞれ設けられ、前記通路よりも大きい頭部とを有するのが好ましい。
これにより、ガイド部からピンが脱落するのが防止され、ピンの安定した動作が長期的に得られることになる。
【００１４】
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記各ピンの両頭部は、それぞれ、筒状をなし、該頭部に前記ピン本体が挿入されるのが好ましい。
これにより、ガイド部へのピンの挿着を容易かつ確実に行うことができる。
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記各通路の内面に、それぞれ、凹部を形成するのが好ましい。
【００１５】
これにより、ピンの側面と通路の内面（壁面）との真空吸着を防止（または抑制）することができ、ピンの可動（移動）を円滑に行うことができる。
また、前記凹部を、例えば、潤滑油等の潤滑剤を貯留する貯留部として利用することができる。すなわち、凹部に、例えば、潤滑油等の潤滑剤を供給し、貯留しておくことにより、ピンの可動をより円滑に行うことができ、また、その潤滑効果が長期間得られ、これによりピンの安定した動作が長期的に得られる。
【００１６】
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記凹部を前記通路に沿って複数形成するのが好ましい。
これにより、ピンの側面と通路の内面（壁面）との真空吸着をより確実に防止（または抑制）することができ、ピンの可動をより円滑に行うことができる。
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、潤滑剤を前記凹部に貯留するのが好ましい。
これにより、ピンの可動をより円滑に行うことができ、また、その潤滑効果が長期間得られ、これによってピンの安定した動作が長期的に得られる。
【００１７】
本発明の可動式ピンアレイの製造方法では、前記ガイド部形成工程において照射する光は、レーザー光であるのが好ましい。
本発明の可動式ピンアレイは、複数のピンと、前記各ピンを可動自在に支持するガイド部とを有する可動式ピンアレイであって、
本発明の可動式ピンアレイの製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、任意の形状を有するガイド部を容易に精度良く形成することができ、また、加工、組立てを容易にすることができ、また、製造コストを低減することができ、安価なものを提供することができる。
【００１８】
また、ガイド部の通路を細く、隣接する通路間のピッチを狭くすることができ（通路を高密度に配置することができ）、ピンを細く、隣接するピン間のピッチを狭くすることができる（ピンを高密度に配置することができる）。これにより、本発明の可動式ピンアレイを、触覚情報を提示（表示）する触覚ディスプレイ（触覚ディスプレイの表示部）に適用した場合において、微細な凹凸パターンを提示することができる。
【００１９】
本発明の可動式ピンアレイは、複数のピンと、前記各ピンを可動自在に支持するガイド部とを有する可動式ピンアレイであって、
前記ガイド部は、光造形法により形成され、複数の通路を有しており、前記各通路にそれぞれ前記各ピンを可動自在に設けたことを特徴とする。
これにより、任意の形状を有するガイド部を容易に精度良く形成することができ、また、加工、組立てを容易にすることができ、また、製造コストを低減することができ、安価なものを提供することができる。
【００２０】
また、ガイド部の通路を細く、隣接する通路間のピッチを狭くすることができ（通路を高密度に配置することができ）、ピンを細く、隣接するピン間のピッチを狭くすることができる（ピンを高密度に配置することができる）。これにより、本発明の可動式ピンアレイを、触覚情報を提示（表示）する触覚ディスプレイ（触覚ディスプレイの表示部）に適用した場合において、微細な凹凸パターンを提示することができる。
【００２１】
本発明の可動式ピンアレイでは、前記各通路の内面にそれぞれ凹部が形成されているのが好ましい。
これにより、ピンの側面と通路の内面（壁面）との真空吸着を防止（または抑制）することができ、ピンの可動（移動）を円滑に行うことができる。
また、前記凹部を、例えば、潤滑油等の潤滑剤を貯留する貯留部として利用することができる。すなわち、凹部に、例えば、潤滑油等の潤滑剤を供給し、貯留しておくことにより、ピンの可動をより円滑に行うことができ、また、その潤滑効果が長期間得られ、これによりピンの安定した動作が長期的に得られる。
【００２２】
本発明の可動式ピンアレイでは、前記各通路の内面と、前記各ピンの表面とのうちの少なくとも一方には、フッ素樹脂の膜が設けられているのが好ましい。
これにより、ガイド部のピンとの接触面の撥水性、耐食性、耐酸性、耐摩耗性等を向上させることができ、また、ピンに対する摩擦が低減され、様々な使用環境において優れた耐久性を発揮することができるとともに、ピンをより円滑に可動（移動）させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の可動式ピンアレイの製造方法および可動式ピンアレイを添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
ここで、以下の実施形態では、本発明の可動式ピンアレイを、触覚情報を提示（表示）する触覚ディスプレイ（触覚ディスプレイの表示部）に適用した場合について説明するが、本発明の可動式ピンアレイの用途は、これに限定されるものではない。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の可動式ピンアレイの第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す可動式ピンアレイのガイド部を示す斜視図、図３は、図１に示す可動式ピンアレイのピンを示す側面図である。
これらの図に示す可動式ピンアレイ１は、触覚情報を提示する触覚ディスプレイに用いられるものであって、触覚情報を提示（表示）する複数の触知素子として、複数のピン３と、複数のピン３を可動（移動）自在に支持するガイド部（ガイド手段）２とを備えている。
【００２５】
図１および図２に示すように、ガイド部２の外形（全体形状）は、本実施形態では、六角柱形状をなしており、このガイド部２には、図１および図２中、上下方向に貫通した複数の通路（孔部）２１が設けられている。
本実施形態では、各通路２１の形状は、それぞれ、円柱状をなしており（各通路２１の横断面形状は、それぞれ、円形状をなしており）、各通路２１は、それぞれ、同一内径に形成されている。また、本実施形態では、各通路２１は、互いに平行になるように設けられている。また、本実施形態では、図２中、左右方向に、直線状に等間隔で形成された通路２１の列が、複数列形成されており、隣り合う列の通路２１は、図２中、左右方向に、互いに、半ピッチずれている。
【００２６】
このガイド部２は、各通路２１内に、それぞれ後述するピン３のピン本体３１が可動（移動）自在に挿着（設置）されるようになっており、各ピン３の移動方向をそれぞれ規制するガイドとして機能する。すなわち、ガイド部２は、各ピン３を、それぞれ、その長手方向（軸方向）にのみ移動し得るように支持する。
このガイド部２は、光造形法により形成（造形）される。これにより、微細な通路２１を、容易に、精度良く、高密度に形成することができる。なお、光造形法には、例えば、液状（流体）の材料（液状材料）を用いる方式や、粉末状（粒状）の材料（粉末材料）を用いる方式等、種々の方式があるが、本発明では、いずれの方式を用いてもよい。
【００２７】
また、ガイド部２の各通路２１の内周面（ピン３との接触面）には、それぞれ、フッ素樹脂の膜が設けられているのが好ましい。フッ素樹脂の膜を形成する方法は各種あり、特に限定されないが、Ｎｉ−Ｐメッキ（電解メッキ、無電解メッキの両方可能）にＰＴＦＥ（ポリ４フッ化エチレン）を共析メッキさせる方法が好ましい。これにより、ガイド部２のピン３との接触面の撥水性、耐食性、耐酸性、耐摩耗性等を向上させることができ、また、ピン３に対する摩擦が低減され、様々な使用環境において優れた耐久性を発揮することができるとともに、ピン３をより円滑に可動させることができる。
【００２８】
ここで、前記フッ素樹脂の膜を設ける箇所を、前記通路２１の内周面に代えて、ガイド部２の各通路２１の内周面と接触する後述する各ピン３の表面（外面）、すなわち、各通路２１の内周面と接触する各ピン本体３１の表面としてもよく、また、通路２１の内周面とピン３（ピン本体３１）の表面の両方としてもよい。
【００２９】
ガイド部２の構成材料としては、例えば、各種金属、各種樹脂、各種セラミックス等を用いることができる。
前記金属としては、特に限定されず、例えば、鉄、銅、アルミニウム、または、これらのうちの少なくとも１つを含む合金（例えば、ステンレス鋼等）等が挙げられるが、鉄、銅、または、これらのうちの少なくとも一方を含む合金（例えば、ステンレス鋼等）が好ましい。
【００３０】
図１および図３に示すように、各ピン３は、それぞれ、ガイド部２によって可動自在に支持されるピン本体（シャフト部）３１と、ガイド部２の両端から突出するピン本体３１の両端部にそれぞれ設けられる頭部３２ａ、３２ｂとで構成されており、これらのピン３の一方の頭部（触知部）３２ａによって所定の凹凸パターン（触覚情報）が提示される。
【００３１】
各ピン本体３１は、それぞれ、本実施形態では、横断面での形状が円形状をなす棒状体であって、同一長さ、同一外径（直径）に形成されている。
各ピン本体３１の構成材料としては、それぞれ、例えば、ステンレス鋼、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の各種金属、各種樹脂、各種セラミックス等を用いることができる。
【００３２】
前記ガイド部２の厚さ（ピン３の長手方向におけるガイド部２の長さ）は、ピン本体３１の両端部がガイド部２の図１中、上下方向の両端から所定量突出するように設定されており、ガイド部２の両端から突出する各ピン本体３１の両端部には、それぞれ頭部３２ａ、３２ｂが一体に設けられている。
頭部３２ａは、触覚情報の提示側（表示面側）に配置され、ユーザーに対して触覚情報を提示する（ユーザーにより触れられる）触知部を構成する。一方、頭部３２ｂは、前記と反対側（内部側）に配置される。
【００３３】
各頭部３２ａ、３２ｂは、それぞれ、本実施形態では、円筒状（筒状）をなし、同一長さ、同一内径、同一外径に形成され、各ピン３の全長が同一となるように各ピン本体３１の両端部に挿入された状態で固着手段により固着されている。
各頭部３２ａ、３２ｂの構成材料としては、それぞれ、例えば、ステンレス鋼、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の各種金属、各種樹脂、各種セラミックス等を用いることができる。
【００３４】
固着手段としては、例えば、嵌合、接着剤（接着）、ろう材（ろう付け）等や、これらのうちの任意の２以上の組合せが挙げられる。嵌合の場合には、ピン本体３１と頭部３２ａ、３２ｂとの嵌め合いをきつくして、ピン３の可動時に頭部３２ａ、３２ｂがピン本体３１から抜けないようにする。また、接着剤またはろう付けの場合には、例えば、ピン本体３１と頭部３２ａ、３２ｂとの嵌め合いを緩くする。
【００３５】
接着剤としては、ピン本体３１、頭部３２ａ、３２ｂの材質に応じたものを選択して使用すればよく、例えば、ゴム系、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系等の接着剤が挙げられる。また、ろう付け用のろう材としては、ピン本体３１、頭部３２ａ、３２ｂの材質に応じたものを選択して使用すればよく、ピン本体３１、頭部３２ａ、３２ｂよりも低融点の金属、例えば、銅、ニッケル、金、銀等が挙げられる。
【００３６】
各頭部３２ａ、３２ｂは、それぞれ、その外径（直径）が、各通路２１の内径（直径）よりも大きく、かつ隣接する通路２１、２１間のピッチよりも小さく形成されている。これにより各頭部３２ａ、３２ｂが、ストッパーとして機能し、各ピン３がガイド部２から脱落するのが防止されるとともに、各ピン３の可動時に隣接する頭部３２ａ、３２ａ同士、隣接する３２ｂ、３２ｂ同士が互いに接触するのが防止される。
【００３７】
この可動式ピンアレイ１の各ピン３は、それぞれ、例えば、駆動機構（図示せず）に連結され、駆動機構の駆動によりその長手方向（図１中上下方向）に変位（移動）し、長手方向の所定の位置に保持（位置決め）されるようになっている。これにより、凹凸パターンによる触覚情報が複数のピン３の頭部３２ａによって提示（表示）され、この凹凸パターンを手指で触れることにより、所定の情報を認識することができる。
前記駆動機構としては、特に限定されず、例えば、ＡＣモータ、ＤＣモータ、ステッピングモータ（パルスモータ）等の小型モータと小型モータの回転を直線運動に変換する変換機構とを組み合わせたアクチュエータ、固定子と移動子とを組み合わせたリニア駆動素子等を用いることができる。
【００３８】
次に、上記のように構成した可動式ピンアレイ１の製造方法について説明する。
図４〜図１２には、それぞれ、本発明の可動式ピンアレイの製造方法の第１実施形態が示されている。
図４〜図７には、それぞれ、ガイド部形成工程が示されており、図４〜図７は、それぞれ、図２中のＡ−Ａ線での断面に対応する模式図である。なお、説明の都合上、図４〜図７には、それぞれ、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸（ｘ−ｙ−ｚ座標系）を想定する。この場合、ｚ軸方向が鉛直方向に設定されている。
【００３９】
また、図８〜図１２には、それぞれ、ピン取付け工程が示されており、図８は、ピン本体の一端部に頭部を取り付ける手順を説明するための図、図９は、ピン本体の一端部に頭部を取り付けた状態を示す図、図１０は、ガイド部の通路にピン本体を挿通させる手順を説明するための図、図１１は、ガイド部の通路から突出させたピン本体の他端部に頭部を取り付ける手順を説明するための図、図１２は、ガイド部の通路にピンを取り付けた状態を示す図である。
【００４０】
この可動式ピンアレイ１の製造方法は、複数のピン３を可動自在に支持するガイド部２を光造形法により形成（造形）するガイド部形成工程と、複数のピン３をガイド部２に取り付けるピン取付け工程とを備えている。
ガイド部形成工程は、未硬化の光硬化性樹脂を主成分とする液状の材料（液状材料）に対し選択的に（所定のパターンに沿って）レーザー光（光）を照射してその光硬化性樹脂を硬化させ、複数の通路２１を有するガイド部２を形成する工程であって、下記の手順に従う。
【００４１】
このガイド部形成工程では、図４に示す光造形装置４を用いる。この光造形装置４は、自由液面方式の光造形装置であって、造形されるガイド部（造形物）２を載置（保持）するステージ（保持部）４２と、ステージ４２を昇降させる（ｚ軸方向に移動させる）昇降機構４１と、レーザー光を発する（照射する）レーザー照射部４３と、液状の材料が貯留（収容）されている液槽４４と、図示しない制御手段とを有している。レーザー照射部４３は、図示しない移動機構により、ｘ軸方向およびｙ軸方向にそれぞれ移動し得るようになっている。また、前記制御手段により、前記移動機構、昇降機構４１およびレーザー照射部４３等、光造形装置４全体の駆動が制御される。
【００４２】
なお、使用する光造形装置は、このようなものに限らず、例えば、規制液面方式の光造形装置等であってもよい。
使用するレーザーとしては、特に限定されず、用いる材料等に応じて適切なものが選択されるが、例えば、ＣＯ_２レーザー等の気体レーザー、ＹＡＧレーザー等の固体レーザー、半導体レーザー、エキシマレーザー、色素レーザー、自由電子レーザー、紫外線レーザー、赤外線レーザー等が挙げられる。
【００４３】
なお、レーザー以外の光源を用い、光源から発せられた光（光束）を光学系により集光させて材料に照射してもよいことは、言うまでもない。
ここで、光硬化性とは、例えば、赤外線（赤外光）のような熱線、可視光、紫外線（紫外光）等の光の照射により、未硬化物（材料）中の分子鎖の成長や架橋反応が誘起され、硬化性成分が硬化する性質のことを意味する。
【００４４】
ガイド部２の材料として用いる光硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、紫外線（紫外光）により硬化する樹脂（紫外線硬化性樹脂）、可視光により硬化する樹脂、赤外線（赤外光）等の熱線（熱）により硬化する樹脂（熱硬化性樹脂）等が挙げられ、これらのうちでは、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂が好ましく、紫外線硬化性樹脂がより好ましい。
【００４５】
前記紫外線硬化性樹脂としては、例えば、エステルアクリレート、エーテルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、アミノ樹脂アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジアリルフタレート等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００４６】
また、ガイド部２の材料中には、前記樹脂材料の他に、添加剤として、例えば、光重合開始剤、光増感剤、重合促進剤等が含まれていてもよい。
前記光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ジエトキシアセトフェノン、ヒドロキシアセトフェノン等の分子内結合開裂型光重合開始剤、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、２−エチルアントラキノン、イソブチルチオキサンソン等の分子間水素引抜き型光重合開始剤等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
また、前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００４７】
ガイド部形成工程では、まず、図４に示すように、ステージ４２上に材料が１層分設けられるように（層状に設けられるように）、ステージ４２をｚ軸方向の所定の位置に移動させる。
そして、レーザー照射部４３をｘ軸方向、ｙ軸方向に移動させつつ、そのレーザー照射部４３により、ステージ４２上の材料に対し、選択的にレーザー光を照射する。このレーザー光の照射は、形成（造形）するガイド部２の立体像をｘ−ｙ平面で輪切りにしてなる対応する層の断面形状データに基づいてなされる。
これにより、図５に示すように、ステージ４２上に設けられた１層分の材料のうち、レーザー光の照射された部位が硬化し、ガイド部２の最下層の部分（１層分）が形成される。
【００４８】
次いで、図６に示すように、ステージ４２を１層分下降させ（沈め）、ステージ４２上に形成されたガイド部２の１層分の部分上に、材料を１層分設ける（層状に設ける）。
そして、前記と同様に、レーザー照射部４３をｘ軸方向、ｙ軸方向に移動させつつ、そのレーザー照射部４３により、ステージ４２上の材料に対し、選択的にレーザー光を照射する。
【００４９】
これにより、図７に示すように、ステージ４２上に設けられた２層目の材料（１層分の材料）のうち、レーザー光の照射された部位が硬化し、ガイド部２の２層目の部分（１層分）が形成される。
以下、前記の動作（工程）を繰り返し行って、ガイド部２の一部を構成する複数の層を順次積層してゆく。これにより、複数の通路２１を有するガイド部２が形成される。
【００５０】
ピン取付け工程は、上記ガイド部形成工程で形成したガイド部２の各通路（孔部）２１に、それぞれ、ピン本体３１と頭部３２ａ、３２ｂとで構成されたピン３を可動自在に取り付ける工程であって、下記の手順に従う。
このピン取付け工程では、まず、図８および図９に示すように、前述した構成のピン本体３１および頭部３２ａ、３２ｂをそれぞれ複数用意し、各ピン本体３１の一端部に、それぞれ、頭部３２ａを固着手段により固着させる。
【００５１】
次いで、図１０に示すように、この状態で各ピン本体３１を、それぞれ、ガイド部２の各通路２１内に上方から挿通させ、図１１および図１２に示すように、各通路２１の下端から突出した各ピン本体３１の他端部にそれぞれ頭部３２ｂを固着手段によりそれぞれ一体に固着させる。
前記固着手段としては、前述したように、例えば、嵌合、接着剤（接着）、ろう材（ろう付け）等や、これらのうちの任意の２以上の組合せが挙げられる。
このようにして、ガイド部２の各通路２１にそれぞれ各ピン３を可動自在に取り付けることにより、図１に示す可動式ピンアレイ１が製造される。
【００５２】
以上説明したように、この可動式ピンアレイ１およびその製造方法によれば、光造形法によりガイド部２を形成（製造）するので、任意の形状を有するガイド部２を容易に精度良く形成することができ、また、加工、組立てを容易にすることができ、また、製造コストを低減することができ、安価なものを提供することができる。
【００５３】
特に、ガイド部２の通路２１を細く、隣接する通路２１、２１間のピッチを狭くすることができ（通路２１を高密度に配置することができ）、ピン３を細く、隣接するピン３、３間のピッチを狭くすることができる（ピン３を高密度に配置することができる）。これにより、この可動式ピンアレイ１を、触覚情報を提示（表示）する触覚ディスプレイ（触覚ディスプレイの表示部）に適用した場合において、微細な凹凸パターンを提示することができる。
【００５４】
なお、本発明では、ガイド部２の外形（全体形状）は、特に限定されず、ガイド部２の平面視での外形を、例えば、六角形状以外の多角形状（三角形状、四角形状、五角形状、八角形状等）、円形状、半円形状、楕円形状、半楕円形状等としてもよいし、また、この他の形状としてもよい。
また、ガイド部２における通路２１の数や各通路２１の配列、すなわち、ピン３の数や各ピン３の配列は、図示のものに限定されない。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。
図１３は、本発明の可動式ピンアレイの第２実施形態を示す部分断面図、図１４は、図１３に示す可動式ピンアレイのガイド部を示す斜視図である。
以下、第２実施形態の可動式ピンアレイ１およびその製造方法について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５６】
図１３および図１４に示すように、第２実施形態の可動式ピンアレイ１では、ガイド部２の各通路２１の内面（壁面）に、それぞれ、複数（図示例では２つ）の凹部２２が形成されている。これらの凹部２２は、各通路２１において、それぞれ、対応する通路２１に沿って（ピン３の移動方向に沿って）配置されている。通路２１の前記凹部２２の形成された部位においては、凹部２２の形成されていない部位に比べて、その内径が大きくなっている。
【００５７】
これらの凹部２２により、各ピン３のピン本体３１の側面と各通路２１の内面（壁面）との真空吸着がそれぞれ防止（または抑制）され、これにより、各ピン３がそれぞれ円滑に可動（移動）することができる。
また、各凹部２２を、それぞれ例えば、潤滑油等の潤滑剤を貯留する貯留部として利用することができる。すなわち、各凹部２２に、それぞれ、例えば、潤滑油等の潤滑剤を供給し、貯留しておくことにより、ピン３の可動をより円滑に行うことができ、また、その潤滑効果が長期間得られ、これによりピン３の安定した動作が長期的に得られる。
【００５８】
次に、上記のように構成した可動式ピンアレイ１の製造方法について説明する。なお、ピン取付け工程は、前述した第１実施形態と同様であるので、ガイド部形成工程のみを説明する。
図１５〜図１７には、それぞれ、本発明の可動式ピンアレイの製造方法の第２実施形態にかかるガイド部形成工程が示されており、図１５〜図１７は、それぞれ、図１４中のＢ−Ｂ線での断面に対応する模式図である。なお、説明の都合上、図１５〜図１７には、それぞれ、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸（ｘ−ｙ−ｚ座標系）を想定する。この場合、ｚ軸方向が鉛直方向に設定されている。
【００５９】
ガイド部形成工程では、まず、図１５に示すように、ステージ４２上に材料が１層分設けられるように（層状に設けられるように）、ステージ４２をｚ軸方向の所定の位置に移動させる。
そして、レーザー照射部４３をｘ軸方向、ｙ軸方向に移動させつつ、そのレーザー照射部４３により、ステージ４２上の材料に対し、選択的にレーザー光を照射する。このレーザー光の照射は、形成（造形）するガイド部２の立体像をｘ−ｙ平面で輪切りにしてなる対応する層の断面形状データに基づいてなされる。
これにより、図１６に示すように、ステージ４２上に設けられた１層分の材料のうち、レーザー光の照射された部位が硬化し、ガイド部２の最下層の部分（１層分）が形成される。
【００６０】
次いで、ステージ４２を１層分下降させ（沈め）、ステージ４２上に形成されたガイド部２の１層分の部分上に、材料を１層分設ける（層状に設ける）。
そして、前記と同様に、レーザー照射部４３をｘ軸方向、ｙ軸方向に移動させつつ、そのレーザー照射部４３により、ステージ４２上の材料に対し、選択的にレーザー光を照射する。
これにより、ステージ４２上に設けられた２層目の材料（１層分の材料）のうち、レーザー光の照射された部位が硬化し、ガイド部２の２層目の部分（１層分）が形成される。
【００６１】
以下、前記の動作（工程）を繰り返し行って、ガイド部２の一部を構成する複数の層を順次積層してゆくが、図１７に示すように、通路２１の凹部２２を形成する箇所においては、凹部２２を形成しない箇所よりも、その内径が大きなるようにレーザー光を照射して材料を硬化させる。このようにして、複数の凹部２２が形成された複数の通路２１を有するガイド部２が得られる。
この可動式ピンアレイ１およびその製造方法によれば、前述した第１実施形態と同様の効果も得られる。
なお、ガイド部２の各通路２１における凹部２２の数や位置は、図示のものに限定されない。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。
以下、第３実施形態の可動式ピンアレイ１およびその製造方法について、前述した第１実施形態や第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６３】
第３実施形態の可動式ピンアレイ１の製造方法では、粉末状（粒状）の材料（粉末材料）を用いる方式の光造形法により、ガイド部２を形成（造形）する。この場合、例えば、レーザー光によって粉末状の材料を焼結（融着）させる方法（レーザー焼結法）等を用いることができる。このレーザー焼結法は、粉末状の材料を、レーザー光（例えば、ＣＯ_２レーザー）の熱により、一層ごとに焼結（融着）しながら造形する方法である。
【００６４】
すなわち、本実施形態では、ガイド部形成工程において、層状に設けた粉末状の材料に対し選択的に（所定のパターンに沿って）レーザー光を照射してその材料を焼結し、ガイド部２の一部を構成する層を形成する工程を複数回繰り返し行うことにより、複数の層を順次積層してゆき、ガイド部２を形成する。
前記材料（特に材料の主成分）としては、例えば、各種金属、各種樹脂（例えば、各種熱可塑性樹脂）等を用いることができる。したがって、金属製のガイド部２と、樹脂製のガイド部２のいずれも製造することができる。
前記材料（特に材料の主成分）として用いる金属としては、特に限定されないが、鉄、銅、または、これらのうちの少なくとも一方を含む合金（例えば、ステンレス鋼等）が好ましい。
【００６５】
次に、レーザー焼結法を用いたガイド部形成工程について説明する。
ガイド部形成工程では、まず、図示しないリコーターが移動し、そのリコーターにより、図示しないプラットホーム（保持部）上に、１層分の材料を撒くとともに、所定の均一な厚みの材料の層（均一な平面）を形成する。なお、このリコーターには、図示しない材料タンクから材料が供給されるようになっている。
【００６６】
そして、層状に設けられた材料に対し、選択的にレーザー光を照射する。このレーザー光の照射は、形成（造形）するガイド部２の立体像をｘ−ｙ平面で輪切りにしてなる対応する層の断面形状データに基づいてなされる。
これにより、１層分の材料のうち、レーザー光の照射された部位が焼結（融着）し、ガイド部２の最下層の部分（１層分）が形成される。
【００６７】
次いで、プラットホームを１層分下降させ、リコーターにより、そのプラットホーム上に形成されたガイド部２の１層分の部分上に、１層分の材料を撒くとともに、所定の均一な厚みの材料の層を形成する。
そして、前記と同様に、プラットホーム上の材料に対し、選択的にレーザー光を照射する。
これにより、プラットホーム上に設けられた２層目の材料（１層分の材料）のうち、レーザー光の照射された部位が焼結（融着）し、ガイド部２の２層目の部分（１層分）が形成される。
【００６８】
以下、前記の動作（工程）を繰り返し行って、ガイド部２の一部を構成する複数の層を順次積層してゆく。これにより、複数の通路２１を有するガイド部２が形成される。
なお、ピン取付け工程は、前述した第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００６９】
この可動式ピンアレイ１およびその製造方法によれば、前述した第１実施形態や第２実施形態と同様の効果が得られる。
そして、本実施形態では、材料を幅広い材料の中から選択することができ、また、製造時間をより短くすることができ、また、コストを低減することができる。
【００７０】
以上、本発明を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可動式ピンアレイの第１実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示す可動式ピンアレイのガイド部を示す斜視図。
【図３】図１に示す可動式ピンアレイのピンを示す側面図。
【図４】第１実施形態におけるガイド部形成工程を説明するための図。
【図５】第１実施形態におけるガイド部形成工程を説明するための図。
【図６】第１実施形態におけるガイド部形成工程を説明するための図。
【図７】第１実施形態におけるガイド部形成工程を説明するための図。
【図８】第１実施形態におけるピン取付け工程を説明するための図。
【図９】第１実施形態におけるピン取付け工程を説明するための図。
【図１０】第１実施形態におけるピン取付け工程を説明するための図。
【図１１】第１実施形態におけるピン取付け工程を説明するための図。
【図１２】第１実施形態におけるピン取付け工程を説明するための図。
【図１３】本発明の可動式ピンアレイの第２実施形態を示す部分断面図。
【図１４】図１３に示す可動式ピンアレイのガイド部を示す斜視図。
【図１５】第２実施形態におけるガイド部形成工程を説明するための図。
【図１６】第２実施形態におけるガイド部形成工程を説明するための図。
【図１７】第２実施形態におけるガイド部形成工程を説明するための図。
【符号の説明】
１……可動式ピンアレイ ２……ガイド部 ２１……通路 ２２……凹部 ３……ピン ３１……ピン本体 ３２ａ、３２ｂ……頭部 ４……光造形装置 ４１……昇降機構 ４２……ステージ ４３……レーザー照射部 ４４……液槽

Claims (15)

1. 複数のピンと、前記各ピンを可動自在に支持するガイド部とを有する可動式ピンアレイの製造方法であって、
   光造形法により複数の通路を有するガイド部を形成するガイド部形成工程と、
   前記ガイド部形成工程で形成した前記ガイド部の各通路にそれぞれピンを可動自在に取り付けるピン取付け工程とを有することを特徴とする可動式ピンアレイの製造方法。
2. 複数のピンと、前記各ピンを可動自在に支持するガイド部とを有する可動式ピンアレイの製造方法であって、
   層状に設けた材料に対し選択的に光を照射し、複数の通路を有するガイド部の一部を構成する層を形成する工程を複数回繰り返し行うことにより、複数の層を順次積層してゆき、前記ガイド部を形成するガイド部形成工程と、
   前記ガイド部形成工程で形成した前記ガイド部の各通路にそれぞれピンを可動自在に取り付けるピン取付け工程とを有することを特徴とする可動式ピンアレイの製造方法。
3. 前記材料の主成分は、光硬化性樹脂であり、前記ガイド部形成工程において、前記材料に対し選択的に光を照射して該光硬化性樹脂を硬化させ、前記層を形成する請求項２に記載の可動式ピンアレイの製造方法。
4. 前記材料は、粉末状をなしており、前記ガイド部形成工程において、前記材料に対し選択的に光を照射して該材料を焼結し、前記層を形成する請求項２に記載の可動式ピンアレイの製造方法。
5. 前記材料の主成分は、金属である請求項２または４に記載の可動式ピンアレイの製造方法。
6. 前記金属は、鉄、銅、または、これらのうちの少なくとも一方を含む合金である請求項５に記載の可動式ピンアレイの製造方法。
7. 前記各ピンは、それぞれ、前記通路に可動自在に挿着されるピン本体と、前記ガイド部の両端から突出する前記ピン本体の両端部にそれぞれ設けられ、前記通路よりも大きい頭部とを有する請求項１ないし６のいずれかに記載の可動式ピンアレイの製造方法。
8. 前記各ピンの両頭部は、それぞれ、筒状をなし、該頭部に前記ピン本体が挿入される請求項７に記載の可動式ピンアレイの製造方法。
9. 前記各通路の内面に、それぞれ、凹部を形成する請求項１ないし８のいずれかに記載の可動式ピンアレイの製造方法。
10. 前記凹部を前記通路に沿って複数形成する請求項９に記載の可動式ピンアレイの製造方法。
11. 潤滑剤を前記凹部に貯留する請求項９または１０に記載の可動式ピンアレイの製造方法。
12. 前記ガイド部形成工程において照射する光は、レーザー光である請求項１ないし１１のいずれかに記載の可動式ピンアレイの製造方法。
13. 複数のピンと、前記各ピンを可動自在に支持するガイド部とを有する可動式ピンアレイであって、
    請求項１ないし１２のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする可動式ピンアレイ。
14. 複数のピンと、前記各ピンを可動自在に支持するガイド部とを有する可動式ピンアレイであって、
    前記ガイド部は、光造形法により形成され、複数の通路を有しており、前記各通路にそれぞれ前記各ピンを可動自在に設けたことを特徴とする可動式ピンアレイ。
15. 前記各通路の内面にそれぞれ凹部が形成されている請求項１４に記載の可動式ピンアレイ。

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