JP2014092721A - 立体造形物および立体造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体造形物の形が不用意に崩れてしまうことがなく、また、立体造形物を別の形に容易に変更することができる、立体造形物および立体造形装置を提供する
【解決手段】一方向の部分的な突出長を任意に変更することで形を変えることができる立体造形物４であって、互いのネジ溝を噛み合わせて配置された複数のネジ３１からなるネジ集合体３を備え、複数のネジ３それぞれは、一本一本が独立して回転可能なものであって、回転することによってネジ３１の延在方向に独立して進退可能なものであり、ネジ３１を回転駆動する駆動部７２に係合する係合突起３１４が設けられたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、一方向の部分的な突出長を任意に変更することで形を変えることができる立体造形物、およびその立体造形物を備えた立体造形装置に関する。

延在方向を一致させた状態で配置した複数のピンを延在方向にそれぞれ移動させ、一方向の部分的な突出長を任意に変更することで形を変えることができる、立体造形物や立体造形装置が知られている。立体造形物の使用方法としては、ウインドショッピングをする者の目を惹くように広告やデザイン等を立体的に表示して店頭に並べられる展示物や、盲人に形状を認識させる場合に用いられるものへの適用が考えられる。また、立体造形物を備えた立体造形装置として、ピンをスクリーンとして用い画像を投影するものや、ピン自体を表示素子として用いるもの、ピンを布状のスクリーンで覆って画像を投影するものが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。

特許文献１および特許文献２に記載された立体造形装置は、延在方向を一致させた状態で配置された複数のピンからなるピン集合体と、複数のピンを延在方向にそれぞれ移動させるアクチュエータと、ピン集合体の形状を固定する支持部とを備えている。ピンは、断面が正方形または長方形の角柱部材からなる形成部と、この形成部を支持するための支持棒とを備えている。複数のピンは、マトリクス状に並べられ、形成部の側面どうしを接触させた状態で隙間が生じないように配置されている。アクチュエータは、ピンの支持棒の端部に接して、ピンの延在方向にピンを押すことにより、ピンの延在方向への移動を制御する。これにより、ピンそれぞれにおける一方向の部分的な突出長を任意に変更することで、ピン集合体の形が変わり所望の立体形状を形成することができる。また、それぞれのピンは、アクチュエータによって移動された位置が変わらないように、支持部に設けられた、ゴムやフェルト等からなる制動部材によって延在方向の位置が固定される。

特開２００８−１５８９２９号公報 特開２００９−０９８５５９号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された立体造形装置では、所定のピンを移動させる際に隣接するピンが摩擦力によって不用意に動いてしまい、立体造形物の形が崩れてしまう場合がある。また、ピンを一旦延在方向に移動させた後には、そのピンを逆方向に戻すことはできない。このため、立体造形物を所望の形に形成した後、立体造形物を別の形に変更することが難しい。

本発明は上記事情に鑑み、立体造形物の形が不用意に崩れてしまうことがなく、また、立体造形物を別の形に容易に変更することができる、立体造形物および立体造形装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の立体造形物は、一方向の部分的な突出長を任意に変更することで形を変えることができる立体造形物であって、
互いのネジ溝を噛み合わせて配置された複数のネジからなるネジ集合体を備え、
前記複数のネジそれぞれは、一本一本が独立して回転可能なものであって、回転することによって該ネジの延在方向に独立して進退可能なものであり、該ネジを回転駆動する駆動手段に係合する係合部が設けられたものであることを特徴とする。

すなわち、前記ネジ集合体は、前記一方向に前記複数のネジの延在方向を一致させたものである。

前記係合部は、前記ネジの一端側に設けられたものであってもよい。

本発明の立体造形物によれば、ネジ集合体は、互いのネジ溝を噛み合わせて配置されたものであり、複数のネジそれぞれは、一本一本が独立して回転可能なものであって、回転することによって該ネジの延在方向に独立して進退可能なものであるため、所定のネジを回転駆動させ、延在方向にネジを移動させる際に、隣接するネジが不用意に動いてしまうことがない。また、ネジを回転駆動させる方向を切り替えることで、ネジを延在方向に進退自在に移動させることができ、ネジ集合体の形を一旦形成した後であっても、ネジ集合体を他の形に容易に変更させることができる。

また、本発明の立体造形物において、拘束状態と開放状態との間で状態変更が可能なカートリッジ枠を備え、
前記カートリッジ枠は、前記拘束状態にあるときには、前記複数のネジそれぞれが独立して回転可能に該複数のネジを束ねるものであり、
前記複数のネジは、前記カートリッジ枠が前記開放状態にあるときには、一本一本が該ネジの径方向に分離可能なものであることが好ましい。

前記カートリッジ枠は、その一部を着脱することで、拘束状態と開放状態との間で状態変更が可能なものであってもよい。

前記カートリッジ枠を備えることにより、複数のネジを束ねてネジ集合体を形成することと、ネジ集合体を一本一本のネジに分離することが容易になる。例えば、カートリッジ枠を開放状態にし、そのカートリッジ枠に、互いのネジ溝が噛み合うようにネジを重ねて配置した後、カートリッジ枠を拘束状態に状態変更させれば、ネジ集合体を容易に形成することができる。また、互いのネジ溝が噛み合うように複数のネジを束ねた状態で、開放状態のカートリッジ枠に配置してもよい。一方、カートリッジ枠を開放状態にすれば、ネジの径方向にネジを一本一本分離することができる。また、カートリッジ枠を開放状態にして、このカートリッジ枠から取り出した複数のネジを他の複数のネジと組合せ、別のカートリッジ枠で束ねることで、大きなネジ集合体を形成できる等、様々な大きさのネジ集合体に対応することが容易になる。

さらに、本発明の立体造形物において、前記複数のネジそれぞれの突出方向先端部分に設けられたレンズ部材を備え、
前記レンズ部材は、前記ネジの前記突出方向先端部分で該ネジの周方向に分割された互いに異なる色の色領域を透過するものであることが好ましい。

すなわち、前記色領域は、前記ネジの径方向で分割された互いに異なる色の領域である。

前記レンズ部材を備えることにより、複数のネジそれぞれの突出方向先端部分に設けられたレンズ部材を透過して視認される色が、ネジの回転方向における向きや見る者の視認する角度等によって異なり、立体造形物の装飾性が向上する。

また、上記目的を解決する本発明の立体造形装置は、一方向の部分的な突出長を任意に変更することで形を変えることができる立体造形物を備えた立体造形装置であって、
前記立体造形物は、互いのネジ溝を噛み合わせて配置された複数のネジからなるネジ集合体を有するものであって、
前記ネジを回転駆動する駆動手段を備え、
前記複数のネジそれぞれは、一本一本が独立して回転可能なものであって、回転することによって該ネジの延在方向に独立して進退可能なものであり、前記駆動手段に係合する係合部が設けられたものであることことを特徴とする。

前記係合部は、前記ネジの一端側に設けられたものであってもよい。

本発明の立体造形装置によれば、ネジ集合体は、互いのネジ溝を噛み合わせて配置されたものであり、複数のネジそれぞれは、一本一本が独立して回転可能なものであって、回転することによって該ネジの延在方向に独立して進退可能なものであるため、所定のネジの係合部に駆動手段を係合させ、駆動手段によって該ネジを回転駆動させることで、ネジ集合体の一方向の部分的な突出長を任意に変更することができる。また、所定のネジを延在方向に移動させる際に、隣接するネジが不用意に動いてしまうことがない。さらに、駆動手段による回転駆動の方向を切り替えることで、ネジを延在方向に進退自在に移動させることができ、一旦ネジ集合体の形を形成した場合であっても、ネジ集合体を他の形に容易に変更させることができる。

さらに、本発明の立体造形装置において、前記駆動手段は、前記係合部に係合する、前記複数のネジの本数よりも少ない数の駆動部を有するものであり、
前記係合部と前記駆動部は、離間した離間状態、および互いに係合した係合状態を取り得るものであり、
前記駆動手段と前記立体造形物との、前記一方向に直交する直交方向における相対位置を、前記離間状態において変更する位置変更手段を備えたものであってもよい。

駆動手段と立体造形物との、一方向に直交する直交方向における相対位置を、離間状態において変更する位置変更手段を備えているため、複数のネジの本数よりも少ない数の駆動部を位置変更手段で前記相対位置を変更させることで複数のネジを回転駆動させることができる。

本発明によれば、立体造形物の形が不用意に崩れてしまうことがなく、また、立体造形物を別の形に容易に変更することができる、立体造形物および立体造形装置を提供することができる。

本発明の実施形態である立体造形装置を概念的に示す斜視図である。 図１に示す立体造形装置を概念的に示す正面図である。 （ａ）は、図２に示す立体造形装置の、Ａで囲んだ部分の分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す着色部材の展開図である。 図２に示す立体造形装置の、Ｂで囲んだ部分の概念図である。 （ａ）は、図２に示す立体造形装置の、Ｃで囲んだ部分の概念図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す、ネジと駆動部とを係合させる状態を説明するための概念図であり、（ｃ）は、図２に示す立体造形装置の、Ｄで囲んだ部分の概念図である。 （ａ）は、図１に示す立体造形装置の駆動部を上方向に移動させた状態を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す立体造形装置のネジ集合体を下方向に移動させて、ネジ本体の下端部に、駆動部の先端部が下方向から挿入した状態を示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示す立体造形装置のネジを上下方向に移動させた状態を示す図である。 （ａ）は、一本の駆動部を用いた場合における駆動部の動きを説明するための概念図であり、（ｂ）は、８本の駆動部を用いた場合における駆動部の動きを説明するための概念図である。 （ａ）は、レンズ部材に対して、水平方向の角度を一致させた状態で、水平面に対する角度を異ならせてレンズ部材を見たときの概念図であり、（ｂ）は、レンズ部材に対して、水平面に対する角度を一致させた状態で、水平方向の角度を異ならせてレンズ部材を見たときの概念図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態である立体造形装置を概念的に示す斜視図である。

図１に示すように、立体造形装置１は、立体造形物４と、本発明の駆動手段に相当する駆動ユニット７と、４本のフレーム８と、矩形板状の基板９を備えている。

基板９上には、駆動ユニット７が配置され、また、基板９上の四隅には、フレーム８がそれぞれ立設されている。駆動ユニット７は、複数の駆動部７２を備え、図示しない位置変更手段によって、基板９上を水平方向に移動可能なものである。

立体造形物４は、複数のネジからなるネジ集合体３と、複数のネジを束ねる、矩形枠状のカートリッジ枠５を備えている。なお、図１では、図面を簡略化するため、ネジ集合体３を構成する、一本一本のネジは示しておらず、ネジ集合体３の輪郭を一点鎖線で示している。立体造形物４は、カートリッジ枠５の四隅部分が、４本のフレーム８の上端部にそれぞれ取り外し可能に固定されて、所定の高さ位置に配置されている。

図２も参照しつつ、ネジ集合体３を説明する。図２は、図１に示す立体造形装置を概念的に示す正面図である。

図２に示すように、ネジ集合体３を構成する複数のネジ３１それぞれは、外周にネジ溝が形成されたネジ本体３１１と、図２における、ネジ本体３１１の下端部分に設けられた係合突起３１４と、図２における、ネジ本体３１１の上端部分に設けられたレンズ部材３１２を有している。ネジ本体３１１は、筒状に形成されたものである。ネジ本体３１１の上端部分が、本発明にいうネジの突出方向先端部分に相当する。係合突起３１４は、駆動ユニット７の駆動部７２に係合するものであり、本発明の係合部の一例に相当する。なお、係合部は、ネジ本体３１１の下端部分に設ける場合に限られず、例えば、筒状のネジ本体３１１の内周側であって、ネジ３１の延在方向における所定位置に設けてもよい。

これら複数のネジ３１は、それぞれの延在方向を上下方向に一致させた状態で互いのネジ溝を噛み合わせて配置され、カートリッジ枠５によって束ねられている。カートリッジ枠５によって束ねられた複数のネジ３１は、カートリッジ枠５の形状に対応した、外側形状が略矩形状のネジ集合体３を構成している。複数のネジ３１それぞれは、一本一本が独立して回転可能なものであって、回転することによってネジ３１の延在方向である上下方向に独立して進退可能なものである。このため、一本のネジ３１を回転させて上下方向に移動させても、隣接するネジ３１が上下方向に不用意に動いてしまうことがない。複数のネジ３１それぞれを、上下方向に独立して進退させることによって、ネジ集合体３における、上方向の部分的な突出長を変更し、ネジ集合体３の形を変えることができる。本実施形態においては、上方向が本発明にいう一方向に相当する。

図３を用いて、レンズ部材３１２が設けられた、ネジ３１の上端部分について説明する。図３（ａ）は、図２に示す立体造形装置１の、Ａで囲んだ部分の分解斜視図であり、図３（ｂ）は、ネジとレンズ部材の間に配置される着色部材の展開図である。

図３（ａ）に示すように、ネジ３１の上端部分には、着色部材３１３と、レンズ部材３１２が取り付けられる。着色部材３１３は、図３（ｂ）に示すように、展開した状態では円形状に形成されている。図３（ａ）に示す着色部材３１３は、図３（ｂ）に示す円形の着色部材３１３を折り曲げ、円形の底部３１３１と、筒状に形成された壁部３１３２を有している。また、着色部材３１３は、図３（ｂ）に示すように、周方向において、互いに異なる色が付された４つの領域に分割され、赤色が付された赤領域３１３ａ、青色が付された青領域３１３ｂ、緑色が付された緑領域３１３ｃ、および黄色が付された黄領域３１３ｄが形成されている。着色部材３１３の外周部分には、点線で示す放射方向に延びた複数の切込が形成され、この切込が形成された部分が折り曲げられることで壁部３１３２が形成される。また、着色部材３１３の、切込が形成されていない中央部分が、底部３１３１になる。このため、底部３１３１は、周方向において、赤領域３１３ａ、青領域３１３ｂ、緑領域３１３ｃ、および黄領域３１３ｄの４つに分割されている。また、着色部材３１３が、図３（ａ）に示す状態に折り曲げられると、壁部３１３２もまた、その内周側が、周方向において、赤領域３１３ａ、青領域３１３ｂ、緑領域３１３ｃ、および黄領域３１３ｄの４つに分割されている。なお、赤領域３１３ａは、赤色以外の色を付してもよく、他の領域も同様である。また、着色部材３１３は、４つの領域に分割する場合に限らず、２つまたは３つの領域に分割してもよく、５つ以上の領域に分割してもよい。さらに、着色部材３１３の周方向に、色やその色の濃さ、明るさ等を連続的に変化させ、グラデーションを表わすようにしてもよい。

レンズ部材３１２は、透明または半透明の、ガラスや樹脂等で形成され、円柱状のレンズ円柱部３１２１と、半球状の半球部３１２２を有している。レンズ円柱部３１２１は、その外周径が、筒状のネジ本体３１１の内周径と同じか僅かに小さく形成されている。筒状のネジ本体３１１の上端部に、折り曲げた状態の着色部材３１３をセットし、レンズ部材３１２を着色部材３１３の上からネジ本体３１１内に押し込みむことで、レンズ円柱部３１２１全体をネジ本体３１１内に嵌め込み、半球部３１２２がネジ本体３１１から上方に露出する状態にする。こうすると、レンズ円柱部３１２１の外周壁とネジ本体３１１の内周壁との間に、着色部材３１３の壁部３１３２が挟み込まれ、レンズ円柱部３１２１の底面と着色部材３１３の底部３１３１とが接触する状態になる。

次いで、カートリッジ枠５について説明する。図１および図２に示すように、カートリッジ枠５は、外側形状が矩形状に配置されたネジ集合体３を囲むように、ネジ集合体３の四方に配置された４本の横棒材５１と、カートリッジ枠５の４つの角部のうちの３つの角部に配置され横棒材５１の端部どうしを連結する連結部材５２と、カートリッジ枠５の残り１つの角部に配置されたモータ５３を有している。なお、図２では、図面を簡略化するため、連結部材５２は省略している。

横棒材５１は、円柱状に形成され、その延在方向が略水平になる姿勢に配置されている。横棒材５１の外周部分には、横棒材５１の延在方向に延びる溝部が周方向に複数形成されている。

図４を用いて、横棒材５１どうしの連結部分について説明する。図４は、図２に示す、立体造形装置１のＢで囲んだ部分の概念図である。図４に示すように、横棒材５１の両端部には、すぐばかさ歯車５１１がそれぞれ設けられ、軸心部分には、横棒材５１の延在方向に突出した軸心部材５１２がそれぞれ形成されている。横棒材５１どうしは、すぐばかさ歯車５１１どうしが噛み合った状態で、連結部材５２によって連結される。具体的には、連結部材５２は、下連結部材５２１と上連結部材５２２を備え、下連結部材５２１と上連結部材５２２には、軸心部材５１２に対応する凹部５２ａがそれぞれ形成されている。これら下連結部材５２１と上連結部材５２２によって、図４に矢印で示すように、それぞれの軸心部材５１２が挟まれて横棒材５１どうしが連結される。なお、横棒材５１の軸心部材５１２は、下連結部材５２１と上連結部材５２２の、それぞれの凹部５２ａに回転自在に収容されている。

また、図２に示すように、モータ５３が配置された部分に位置する、２本の横棒材５１のそれぞれの端部のうち、一方の端部に形成された軸心部材５１２にはギヤ５１２ａが取り付けられている。このギヤ５１２ａは、モータ５３のピニオンギヤ５３ａに噛み合っている。モータ５３を駆動させることで、ギヤ５１２ａが取り付けられている横棒材５１が回転し、この横棒材５１が回転することで、すぐばかさ歯車５１１どうしが噛み合っている他の横棒材５１も回転する。

ネジ集合体３を構成する複数のネジ３１は、互いのネジ溝を噛み合わせて配置されているため、ネジ集合体３がカートリッジ枠５に束ねられた状態で、ネジ３１の、横棒材５１に接触するそれぞれのネジ山部分は、水平方向に略揃った状態になる。このため、ネジ３１の、横棒材５１に接触するそれぞれのネジ山部分は、横棒材５１に形成された複数の溝部のうち、ネジ集合体３と対向する位置の溝部に噛み合うことで、ネジ集合体３がカートリッジ枠５に束ねられている。また、モータ５３を駆動させ、横棒材５１を回転させることで、ネジ３１の、横棒材５１に接触するそれぞれのネジ山部分と、これらネジ山部分に噛み合う、横棒材５１の溝部が、横棒材５１の周方向に移っていく。これにより、ネジ集合体３を、上下方向にそれぞれ移動させることができる。以下、ネジ集合体３を上方向に移動させるように横棒材５１を回転させることを正転と称することがあり、ネジ集合体３を下方向に移動させるように横棒材５１を回転させることを逆転と称することがある。

次いで、カートリッジ枠５を、拘束状態から開放状態に状態変更させる操作について説明する。まず、４本の横棒材５１のうち、一本の横棒材５１の両端部に設けられた上連結部材５２２をそれぞれ取り外す。次いで、両端部の上連結部材５２２が取り外された横棒材５１を回転させて、ネジ３１の、横棒材５１に接触するそれぞれのネジ山部分と、横棒材５１の溝部との噛み合いを解除しながら横棒材５１を持ち上げ、それぞれの軸心部材５１２を下連結部材５２１の凹部５２ａから上方に引き抜く。これにより、一本の横棒材５１を取り外して、カートリッジ枠５を開放状態にすることができる。この開放状態では、カートリッジ枠５の、横棒材５１を取り外した部分から、ネジ３１の径方向にネジ３１を一本一本取り外すことができる。なお、カートリッジ枠５を拘束状態にしたまま、モータ５３によって４本の横棒材５１を正転させることでネジ集合体３を上方に移動させて、ネジ集合体３ごとカートリッジ枠５から取り外すこともできる。

一方、複数のネジ３１をカートリッジ枠５で束ねる場合には、一本の横棒材５１を取り外した開放状態のカートリッジ枠５をフレーム８から取り外す。次いで、横棒材５１を取り外した部分が上になるようにカートリッジ枠５を台等の上に載せ、この状態でカートリッジ枠５の内側に、互いのネジ溝が噛み合うようにネジ３１を一本一本配置する。全てのネジ３１を配置し終えたら、取り外した横棒材５１を取り付けてカートリッジ枠５を拘束状態にすることで、複数のネジ３１を束ねることができる。なお、カートリッジ枠５を拘束状態にしたまま、ネジ集合体３を上方からカートリッジ枠５内に挿入し、モータ５３によって４本の横棒材５１を逆転させることでネジ集合体３を下方に移動させて、カートリッジ枠５で束ねることもできる。

図１および図２に示すように、駆動ユニット７は、箱状の本体７１と、複数の駆動部７２と、本体７１内に配置され、複数の駆動部７２をそれぞれ回転させる複数のモータ７３を有している。本実施形態の駆動ユニット７は、４本の駆動部７２と、４つのモータ７３を有し、４本の駆動部７２は、本体７１の天井部７１１をそれぞれ貫通している。

駆動部７２は、上下方向に延在したものであり、外周にネジ溝が形成された基部７２１と、基部７２１の上端部に連設された、円柱状の上部７２２を有している。基部７２１は、外周に形成されたネジ溝の、外径、内径、およびピッチが、ネジ本体３１１の外周に形成されたネジ溝と略同じに形成されている。上部７２２は、外径が、ネジ本体３１１の外周に形成されたネジ溝の内径と略同じに形成され、延在方向の長さがネジ本体３１１と略同じに形成されている。また、上部７２２の上端部には、上方向に突出する先端部７２３が形成されている。

図５（ａ）および同図（ｂ）を用いて、先端部７２３を説明する。図５（ａ）は、図２に示す立体造形装置の、Ｃで囲んだ部分の概念図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）の、ネジと駆動部とを係合させる状態を説明するための概念図である。

図５（ａ）に示すように、先端部７２３は、円柱状の円柱部７２３１と、円柱部７２３１の上端部に形成された円錐状の円錐部７２３２を備えている。円柱部７２３１は、上部７２２よりも外径が小さいものであり、上部７２２の上面に段差部７２２ａが形成されている。また、先端部７２３は、段差部７２２ａから上方に突出した突起部７２３３を備えている。４本の横棒材５１を逆転させ、ネジ集合体３を下方に移動させることで、図５（ｂ）に示すように、筒状のネジ本体３１１の下端部に、駆動部７２の先端部７２３が下方向から挿入される。ネジ集合体３は、所定のネジ３１の係合突起３１４が、駆動部７２の突起部７２３３と水平方向に重なる位置まで下方に移動させる。また、ネジ３１の下方への移動量は、係合突起３１４の下端と駆動部７２の段差部７２２ａとの間、および、突起部７２３３の上端とネジ本体３１１の下端部分との間に、基部７２１におけるネジ溝の１ピッチ以上の間隔を少なくとも有する位置に設定される。この状態で、後述するモータ７３を駆動させて駆動部７２を回転すると、駆動部７２の突起部７２３３がネジ３１の係合突起３１４に係合し、駆動部７２がネジ３１を回転駆動する。以下、ネジ３１が下方に移動し、筒状のネジ本体３１１の下端部に、駆動部７２の先端部７２３が下方向から挿入した状態を、挿入状態と称することがある。また、駆動部７２の突起部７２３３がネジ３１の係合突起３１４に係合した状態を、係合状態と称することがある。

図５（ｃ）は、図２に示す立体造形装置の、Ｄで囲んだ部分の概念図である。

図２および図５（ｃ）に示すように、基部７２１は、軸心部分に上下方向に貫通した角孔７２１ａが形成されている。また、図２に示すように、基部７２１の下端部には、フランジ部７２１１が設けられている。

モータ７３は、シャフト７３１と、シャフト７３１が貫通された鍔部７３２と、シャフト７３１の先端に取り付けられ上下方向に延在した角柱形状の角柱部材７３３を有している。この角柱部材７３３が、基部７２１の角孔７２１ａに挿入されて、駆動部７２がモータ７３に接続されている。このため、モータ７３によって角柱部材７３３が回転すると、角柱部材７３３が駆動部７２を回転駆動する。また、駆動部７２は、角柱部材７３３に対して上下動自在である。

図２に示すように、本体７１の天井部７１１には、ネジ孔７１１ａが形成され、ネジ孔７１１ａに基部７２１のネジ溝が噛み合うことで、駆動部７２の、上下方向の位置が維持されている。モータ７３によって駆動部７２が回転すると、駆動部７２は、その基部７２１のネジ溝がネジ孔７１１ａに噛み合った状態で上下方向に移動する。以下、駆動部７２が上方向に移動するように回転することを正転と称することがあり、駆動部７２が下方向に移動するように回転することを逆転と称することがある。なお、ネジ集合体３の一本一本のネジ３１も、駆動部７２が正転する方向と同じ方向に回転することで独立して上方向に移動し、駆動部７２が逆転する方向と同じ方向に回転することで独立して下方向に移動するものである。

駆動部７２の上方向への移動は、フランジ部７２１１が天井部７１１に当接することで規制され、駆動部７２の下方向への移動は、フランジ部７２１１が、鍔部７３２に当接することで規制される。以下、駆動部７２のフランジ部７２１１が鍔部７３２に当接した位置を、駆動部７２の初期位置と称することがある。

次いで、図６を用いて、立体造形物４の、上方向の部分的な突出長を変更する、立体造形装置１の動作について説明する。図６（ａ）は、図１に示す立体造形装置の駆動部を上方向に移動させた状態を示す図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す立体造形装置のネジ集合体を下方向に移動させて、ネジ本体の下端部に、駆動部の先端部が下方向から挿入した状態を示す図である。同図（ｃ）は、同図（ｂ）に示す立体造形装置のネジを上下方向に移動させた状態を示す図である。

まず、駆動部７２を初期位置にした状態の駆動ユニット７を、図示しない位置変更手段によって基板９上の所定位置に移動させる。次いで、モータ７３によって駆動部７２を正転させ、図６（ａ）に示すように、先端部７２３が下方向からネジ３１内に挿入される直前まで駆動部７２を上方向に移動させる。

次いで、モータ５３によって４本の横棒材５１を逆転させることで、図６（ｂ）に示すように、ネジ集合体３を下方向に移動させ、駆動部７２の先端部７２３を、目的とするネジ３１内に挿入させて、挿入状態とする。この状態で、再びモータ７３によって駆動部７２を正転または逆転させる。駆動部７２を正転または逆転させると、駆動部７２の突起部７２３３がネジ３１の係合突起３１４に係合して係合状態になり、ネジ３１が駆動部７２とともに駆動部７２の回転と同じ方向に回転する。これにより、駆動部７２を正転させれば、駆動部７２と一緒にネジ３１も上方向に移動し、駆動部７２を逆転させれば、駆動部７２と一緒にネジ３１も下方向に移動する。図６（ｃ）では、左側に示す駆動部７２によってネジ３１を下方向に移動させ、右側に示す駆動部７２によってネジ３１を上方向に移動させた状態を示している。駆動部７２の上部７２２は、外径が、ネジ本体３１１の外周に形成されたネジ溝の内径と略同じに形成されている。このため、図６（ｃ）の右側に示す駆動部７２のように、上部７２２が隣のネジ３１と隣接する部分が生じても、上部７２２が隣接するネジ３１に妨げられることなく駆動部７２を上下方向に移動させることができる。

目的のネジ３１の移動が完了すると、モータ５３によって４本の横棒材５１を正転させ、先にモータ５３によってネジ集合体３を下方向に移動させた分だけネジ集合体３を上方向に移動させる。これにより、駆動部７２の突起部７２３３とネジ３１の係合突起３１４との係合状態が解除され、駆動部７２が回転してもネジ３１が回転しなくなる。次に、駆動部７２を逆転させて駆動部７２を初期位置まで下方に移動させる。駆動部７２が初期位置になった後、次の目的となるネジ３１に駆動部７２を挿入することができる位置に駆動ユニット７を移動させ、ネジ３１を、所定の上下方向の位置に移動させる。上記動作を繰り返すことで、ネジ集合体３の、複数のネジ３１それぞれを、所定の上下方向の位置に移動することができる。これにより、ネジ集合体３における、上方向の部分的な突出長を変更し、ネジ集合体３の形を変えることができる。また、駆動部７２によって、ネジ３１を上方向のみならず下方向にも移動させることができるため、一旦上方向に移動させたネジ３１を下方向に移動させることができ、ネジ集合体３における、上方向の部分的な突出長を複数回変更することが容易になる。

上方向の部分的な突出長を変更した立体造形物４は、ネジ集合体３がカートリッジ枠５で束ねられた状態で、フレーム８から取り外され、複数のネジ３１の延在方向をそれぞれ上下方向にした状態で、例えば、展示物として店頭に並べられる。また、立体造形物４を展示用の台等に設置してもよいし、立体造形物４からカートリッジ枠５を取り外し、ネジ集合体３を展示用の枠等で束ねて店頭に並べてもよい。なお、立体造形物４は、複数のネジ３１の延在方向が、それぞれ水平または傾斜する方向になるように店頭等に並べてもよい。

図７（ａ）は、一本の駆動部を用いた場合における駆動部の動きを説明するための概念図であり、同図（ｂ）は、８本の駆動部を用いた場合における駆動部の動きを説明するための概念図である。同図（ａ）および同図（ｂ）では、ネジ集合体３を下方から見た状態を示し、また、図面を簡略化するため、カートリッジ枠５を省略してネジ集合体３を一点鎖線で囲み、駆動部７２を黒丸で示している。

図７（ａ）に示すように、駆動部７２が一本の場合は、ネジ集合体３における複数のネジ３１に対して、例えば矢印で示すように駆動部７２を移動させることで、一本一本順番にネジ３１の上下方向の位置を移動させる動作を行えばよい。同図（ｂ）に示すように、駆動部７２が８本の場合は、ネジ集合体３の複数のネジ３１を８つの組に分ける。８つの組に分けた複数のネジ３１に対して、例えば矢印で示すように８本の駆動部７２を移動させることで、それぞれの駆動部７２によって一本一本順番にネジ３１の上下方向の位置を移動させる動作を行えばよい。これらのように、駆動部７２の数は、任意に設定でき、駆動部７２を一本にしてもよいし、ネジ３１の本数と同じ数の駆動部７２を備えた駆動ユニット７を用いてもよい。駆動ユニット７をネジ３１の本数と同じ数の駆動部７２を備えたものにすれば、動作時間が短縮され、また駆動ユニット７を水平方向に移動させる必要がなくなるが、駆動部７２やモータ７３等の個数が増え、立体造形装置１のコストが高くなってしまう。このため、駆動ユニット７を水平方向に移動自在とし、駆動部７２を、ネジ３１の本数よりも少ない数にすることで、立体造形装置１のコストを抑えることができる。なお、駆動部７２の数は、ネジ３１の本数等に応じて、適宜設定すればよい。

次に、図８を用いて、人がネジ３１に設けられたレンズ部材３１２を視認する状態を説明する。

図８（ａ）は、レンズ部材に対して、水平方向の角度を一致させた状態で、水平面に対する角度を異ならせてレンズ部材を見たときの概念図である。同図（ｂ）は、レンズ部材に対して、水平面に対する角度を一致させた状態で、水平方向の角度を異ならせてレンズ部材を見たときの概念図である。

図８（ａ）に示す、人Ｌ１は、レンズ部材３１２を真上から見ている人であり、人Ｌ２は、レンズ部材３１２を斜め４５度から見ている人であり、人Ｌ３は、レンズ部材３１２を斜め３０度から見ている人である。図８（ａ）に示すように、人Ｌ１がレンズ部材３１２を見た場合の焦点は、レンズ部材３１２の中心になり、図３に示す、着色部材３１３の中心部分が視認される。また、人Ｌ２，人Ｌ３がレンズ部材３１２を見た場合の視軸は、レンズ円柱部３１２１を通過するため、着色部材３１３における、いずれかの色に着色された壁部３１３２が視認されることになる。

図８（ｂ）に示す、人Ｌ４は、斜め上方からであって、かつ図８（ｂ）における、４時半の方向から、レンズ部材３１２を見ている人であり、人Ｌ５は、斜め上方からであって、かつ図８（ｂ）における、６時の方向から、レンズ部材３１２を見ている人である。図８（ｂ）に示すように、人Ｌ４がレンズ部材３１２を見た場合、人Ｌ４の右眼と左眼の両方において、着色部材３１３の赤領域３１３ａが視認され、右眼と左眼の両方に赤色が写る。人Ｌ５がレンズ部材３１２を見た場合、人Ｌ５の右眼では、着色部材３１３の赤領域３１３ａが視認され、人Ｌ５の左眼では、着色部材３１３の青領域３１３ｂが視認される。このため、人Ｌ５は、右眼には赤色が写り、左眼には青色が写る。このように、右眼に写る像と左眼に写る像とを異ならせることができ、立体視画像の表示が可能になる。

上述したように、複数のネジ３１は、駆動部７２によってそれぞれ回転させられる。このため、複数のネジ３１それぞれにおける着色部材３１３の、ネジ３１が回転する方向の向きが様々になる。この結果、人が、斜め上方から、複数のネジ３１における、それぞれのレンズ部材３１２を見ると、レンズ部材３１２毎に視認される色が様々になり、また、右眼と左眼で違う色が写る場合もある。これらによって、立体造形物４の装飾性を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の立体造形物および立体造形装置によれば、立体造形物の形が不用意に崩れてしまうことがなく、また、立体造形物を別の形に容易に変更することができる。

本発明は上述の実施の形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、本実施形態では、矩形状のカートリッジ枠５を用いているが、三角形状、五角形以上の多角形状、あるいは円形状のカートリッジ枠を用い、ネジ集合体３の外側形状が、三角形、五角形以上の多角形、あるいは円形になるように複数のネジ３１を束ねてもよい。また、矩形状のカートリッジ枠のうち、一つの角部にヒンジ部材を設け、この角部に対向する角部を着脱自在にすることによって、ヒンジ部材を軸にして、拘束状態と開放状態との間で状態変更が可能なカートリッジ枠を用いてもよい。さらに、本実施形態の立体造形装置１では、立体造形物４を、複数のネジ３１それぞれが上下方向に延在する姿勢で配置しているが、複数のネジ３１それぞれが、水平方向または傾斜方向に延在する姿勢に、立体造形物４を配置してもよい。また、本実施形態の立体造形装置１では、駆動ユニット７の位置を変更する位置変更手段を備えているが、立体造形物４の位置を変更する位置変更手段を備えるものであってもよい。

なお、以上説明した各変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を他の変形例に適用してもよい。

また、先端部分に見える色を変えることができる色変化表示体であって、
複数の棒体が立設してなる棒集合体と、
前記複数の棒体それぞれの先端側に設けられたレンズ部材とを備え、
前記複数の棒体それぞれは、後端側に、該棒体を回転駆動する駆動手段に係合する係合部が設けられたものであり、
前記レンズ部材は、前記棒体の先端側で該棒体の周方向に分割された互いに異なる色の色領域を透過するものであってもよい。

１ 立体造形装置
３ ネジ集合体
３１ ネジ
３１２ レンズ部材
３１３ 着色部材
３１４ 係合突起
５ カートリッジ枠
７ 駆動ユニット
７２ 駆動部
７２３３ 突起部

Claims (5)

1. 一方向の部分的な突出長を任意に変更することで形を変えることができる立体造形物であって、
   互いのネジ溝を噛み合わせて配置された複数のネジからなるネジ集合体を備え、
   前記複数のネジそれぞれは、一本一本が独立して回転可能なものであって、回転することによって該ネジの延在方向に独立して進退可能なものであり、該ネジを回転駆動する駆動手段に係合する係合部が設けられたものであることを特徴とする立体造形物。
2. 拘束状態と開放状態との間で状態変更が可能なカートリッジ枠を備え、
   前記カートリッジ枠は、前記拘束状態にあるときには、前記複数のネジそれぞれが独立して回転可能に該複数のネジを束ねるものであり、
   前記複数のネジは、前記カートリッジ枠が前記開放状態にあるときには、一本一本が該ネジの径方向に分離可能なものであることを特徴とする請求項１記載の立体造形物。
3. 前記複数のネジそれぞれの突出方向先端部分に設けられたレンズ部材を備え、
   前記レンズ部材は、前記ネジの前記突出方向先端部分で該ネジの周方向に分割された互いに異なる色の色領域を透過するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の立体造形物。
4. 一方向の部分的な突出長を任意に変更することで形を変えることができる立体造形物を備えた立体造形装置であって、
   前記立体造形物は、互いのネジ溝を噛み合わせて配置された複数のネジからなるネジ集合体を有するものであって、
   前記ネジを回転駆動する駆動手段を備え、
   前記複数のネジそれぞれは、一本一本が独立して回転可能なものであって、回転することによって該ネジの延在方向に独立して進退可能なものであり、前記駆動手段に係合する係合部が設けられたものであることを特徴とする立体造形装置。
5. 前記駆動手段は、前記係合部に係合する、前記複数のネジの本数よりも少ない数の駆動部を有するものであり、
   前記係合部と前記駆動部は、離間した離間状態、および互いに係合した係合状態を取り得るものであり、
   前記駆動手段と前記立体造形物との、前記一方向に直交する直交方向における相対位置を、前記離間状態において変更する位置変更手段を備えたことを特徴とする請求項４記載の立体造形装置。

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