(57)【要約】【課題】小型化で、組立てが容易であり、従来のデバイスに組込で円滑に使用できる新規なアクチュエータを提供する。【解決手段】平面状に配置させた磁石と、該磁石に対向するように配置したコイルとを備え、前記磁石に対して前記コイルを移動させるアクチュエータであって、前記コイルに接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動可能に保持する第１保持部材と、前記移動部材の摺動方向とは直角な方向に前記第１保持部材を所定範囲で摺動可能に保持する第２保持部材とを備えている。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に配置させた磁石と、該磁石に対向するように配置したコイルとを備え、前記磁石に対して前記コイルを移動させるアクチュエータであって、
前記コイルに接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動可能に保持する第１保持部材と、前記移動部材の摺動方向とは直角な方向に前記第１保持部材を所定範囲で摺動可能に保持する第２保持部材とを備えた、ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
平面状に配置させたコイルと、該コイルに対向するように配置した磁石とを備え、前記コイルに対して前記磁石を移動させるアクチュエータであって、
前記磁石に接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動可能に保持する第１保持部材と、前記移動部材の摺動方向とは直角な方向に前記第１保持部材を所定範囲で摺動可能に保持する第２保持部材とを備えた、ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
前記第２保持部材は、前記第１保持部材を摺動可能に支持する間隔を持って配置された一対のシャフトを含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１部材は、前記シャフトの下部側にのみに接触するように成型されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
前記第２保持部材は、前記第１保持部材を摺動可能に支持する断面角状の１本のシャフトを含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１保持部材は、板状部材を曲げ又はプレス加工して成型したものであることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記移動部材は操作者が触れることができるように突出させた移動片を含み、該移動片が前記第１保持部材に形成したシャフトに摺動自在に嵌合されている、ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
平面状に配置させた磁石と、該磁石に対向するように配置したコイルとを備え、前記磁石に対して前記コイルを移動させるアクチュエータであって、
前記コイルに接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動させながら案内する第１案内部材と、前記移動部材が案内される方向とは直角な方向に前記第１案内部材を所定範囲で摺動させながら案内する第２案内部材とを備えた、ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項９】
平面状に配置させたコイルと、該コイルに対向するように配置した磁石とを備え、前記コイルに対して前記磁石を移動させるアクチュエータであって、
前記磁石に接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動させながら案内する第１案内部材と、前記移動部材が案内される方向とは直角な方向に前記第１案内部材を所定範囲で摺動させながら案内する第２案内部材とを備えた、ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のアクチュエータにおいて、
前記移動部材は操作者が触れることができるように突出させた移動片を含み、該移動片は前記第１案内部材に係止して抜け止めとなる係止舌片を備えている、ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１案内部材及び前記第２案内部材の少なくとも一方が、摺動面に突起を有していることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のアクチュエータにおいて、
前記突起は、摺動方向に延在させたレール状の突起であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１１に記載のアクチュエータにおいて、
前記突起は、前記摺動面に複数点在させた半球状の突起であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１４】
請求項８又は９に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１案内部材及び前記第２案内部材の少なくとも一方は、摺動面に複数の凹部を有していることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１５】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記移動部材が移動して端部に達したときの衝撃を緩和する衝撃緩和部材を更に備えていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、
前記衝撃緩和部材は、前記第１保持部材及び第２保持部材の少なくとも一方を突出させた突起であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１７】
請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、
前記衝撃緩和部材は、前記第１案内部材及び前記第２案内部材の少なくとも一方を突出させた突起であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１８】
請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、
前記衝撃緩和部材は、前記第１保持部材及び第２保持部材の少なくとも一方に設けた、板バネ、コイルバネ又は衝撃吸収材のいずれかであることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１９】
請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１案内部材及び前記第２案内部材の少なくとも一方に設けた、板バネ、コイルバネ又は衝撃吸収材のいずれかであることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２０】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記コイルが固定される基板を含み、前記基板は前記移動部材に形成した係止爪により固定されるようになっていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２１】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記磁石は、磁性材料をモールド成型することでスペーサと一体に形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２２】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記コイルが固定される樹脂性の基板を含み、前記コイルは前記基板にインサート成型されて固定されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２３】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記基板は前記移動部材と一体成型されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２４】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記コイルが固定される樹脂性の基板を有し、前記基板には前記コイルを位置決めして固定するためのリブが形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２５】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記移動部材は操作者が触れることができるように突出させた移動片を含み、不使用時には、前記移動片を待機位置に移動させる待機機構を更に備えていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２６】
請求項２５に記載のアクチュエータにおいて、
前記待機機構は、前記移動片を押圧して前記待機位置に保持する棒状部材を含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２７】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記コイルの被覆を黒色としたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２８】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記磁石の表面を黒色化処理したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２９】
請求項２８に記載のアクチュエータにおいて、
前記黒色化処理は黒色の色剤を含有させたエポキシ樹脂の塗布を含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３０】
請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記磁石に対して移動するコイルの移動量を検出する磁電変換素子をさらに備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３１】
請求項１から３０のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、
前記磁石は永久磁石又は電磁石であることを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定された磁石に対向して相対移動する部分を備えたアクチュエータに関する。より具体的には、本発明は例えばパーソナルコンピュータで使用されているマウス等のデバイスに組込んで使用されるアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平面状に配した磁石と対向するようにコイルを配設し、このコイルに供給する電流を制御することによりコイルを相対移動させるアクチュエータが提案されている。このようなアクチュエータは、コンピュータ側から種々の情報を操作者に伝達する新規な装置として期待できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記アクチュエータは、例えばパーソナルコンピュータで広く使用されるマウスに組込んで使用できる。従来、マウスは操作者側からコンピュータ側への入力デバイスとしてのみ用いられてきた。しかし、上記アクチュエータをマウスに組込んだ場合、コンピュータからマウスへ種々の信号を供給することでアクチュエータを振動させて操作者に色々な情報を伝達できるようになる。すなわち、従来のマウスをマンマシンインターフェースの一つとして活用できるようなる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２０００−３３０６８８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記アクチュエータを従来のマウス等に新たに組込んだ場合、磁石やコイル等を配置するスペースを確保することが必要である。また、部品点数が増加し、構造が複雑化するので組立てが困難となり、製造コストが上昇する等の新たな問題も発生する。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、小型化で、組立てが容易であり、従来のデバイスに組込で円滑に使用できる新規なアクチュエータを提供することである
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載した、平面状に配置させた磁石と、該磁石に対向するように配置したコイルとを備え、前記磁石に対して前記コイルを移動させるアクチュエータであって、
前記コイルに接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動可能に保持する第１保持部材と、前記移動部材の摺動方向とは直角な方向に前記第１保持部材を所定範囲で摺動可能に保持する第２保持部材とを備えたアクチュエータにより、
また、請求項２に記載した、平面状に配置させたコイルと、該コイルに対向するように配置した磁石とを備え、前記コイルに対して前記磁石を移動させるアクチュエータであって、
前記磁石に接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動可能に保持する第１保持部材と、前記移動部材の摺動方向とは直角な方向に前記第１保持部材を所定範囲で摺動可能に保持する第２保持部材とを備えたアクチュエータにより達成できる。
【０００６】
請求項１及び２に記載の発明によれば、移動部材を所定範囲で摺動可能に保持する第１保持部材と、この第１保持部材を所定範囲で摺動可能に保持する第２保持部材とを用いることにより、移動部材が２次元内を自由に移動できる構造が実現されている。よって、全体の構造を小型化させたアクチュエータを作製できる。
【０００７】
そして、請求項３に記載するように、請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記第２保持部材は、前記第１保持部材を摺動可能に支持する間隔を持って配置された一対のシャフトを含む構造を採用できる。
【０００８】
また、請求項４に記載するように、請求項３に記載のアクチュエータにおいて、前記第１部材は、前記シャフトの下部側にのみに接触するように成型してもよい。
【０００９】
請求項３及び４に記載の発明によれば、シャフトに沿って、移動部材を保持しながら、所定方向に案内できる。
【００１０】
また。請求項５に記載のように、請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記第２保持部材は、前記第１保持部材を摺動可能に支持する断面角状の１本のシャフトを採用することもできる。本発明によると１本のシャフトで移動部材を保持しながら案内できるので、構造の簡素化を図ることができる。
【００１１】
また、請求項６に記載するように、請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記第１保持部材は、板状部材を曲げ又はプレス加工して成型したものを採用してもよい。本発明によると、第１保持部材を効率的に作製できるので、コスト低減を図ることができる。
【００１２】
また、請求項７に記載のように、請求項１から６のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記移動部材は操作者が触れることができるように突出させた移動片を含み、該移動片が前記第１保持部材に形成したシャフトに摺動自在に嵌合してもよい。本発明によると、移動するコイル或いは磁石の状態を移動片により操作者に伝達できる。
【００１３】
さらに、上記目的は請求項８に記載した、平面状に配置させた磁石と、該磁石に対向するように配置したコイルとを備え、前記磁石に対して前記コイルを移動させるアクチュエータであって、
前記コイルに接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動させながら案内する第１案内部材と、前記移動部材が案内される方向とは直角な方向に前記第１案内部材を所定範囲で摺動させながら案内する第２案内部材とを備えたアクチュエータにより、
また、請求項９に記載した、平面状に配置させたコイルと、該コイルに対向するように配置した磁石とを備え、前記コイルに対して前記磁石を移動させるアクチュエータであって、
前記磁石に接続された移動部材と、前記移動部材を所定範囲で摺動させながら案内する第１案内部材と、前記移動部材が案内される方向とは直角な方向に前記第１案内部材を所定範囲で摺動させながら案内する第２案内部材とを備えたアクチュエータにより達成できる。
【００１４】
請求項８及び９に記載の発明によれば、移動部材を所定範囲で摺動させながら案内する第１案内部材と、さらにこの第１案内部材を所定範囲で摺動させながら案内する第２保持部材とを用いることにより、移動部材が２次元内を自由に移動できる構造が実現されている。よって、全体の構造を小型化させたアクチュエータを作製できる。
【００１５】
また、請求項１０に記載するように、請求項８又は９に記載のアクチュエータにおいて、前記移動部材は操作者が触れることができるように突出させた移動片を含み、該移動片は前記第１案内部材に係止して抜け止めとなる係止舌片を備えている構造が好ましい。本発明によれば係止舌片が第１案内部材に確実に係止するので組立て作業を効率的に行うことができ、また、この係止舌片により上下方向の保持を行うこともできる。
【００１６】
また、請求項１１に記載のように、請求項８又は９に記載のアクチュエータにおいて、前記第１案内部材及び前記第２案内部材の少なくとも一方が、摺動面に突起を有している構造が好ましい。
【００１７】
また、請求項１２に記載のように、請求項１１に記載のアクチュエータにおいて、前記突起は、摺動方向に延在させたレール状の突起とすることができる。
【００１８】
また、請求項１３に記載のように、請求項１１に記載のアクチュエータにおいて、前記突起は、前記摺動面に複数点在させた半球状の突起としてもよい。
【００１９】
請求項１１から１３に記載の発明によれば、摺動時における摩擦を抑制して、移動部材及び移動片を円滑に移動させることができる。
【００２０】
また、請求項１４に記載のように、請求項８又は９に記載のアクチュエータにおいて、前記第１案内部材及び前記第２案内部材の少なくとも一方は、摺動面に複数の凹部を有している構造を採用してもよい。本発明によっても、摺動時における摩擦を抑制して、移動部材及び移動片を円滑に移動させることができる。
【００２１】
また、請求項１５に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記移動部材が移動して端部に達したときの衝撃を緩和する衝撃緩和部材を更に備えてもよい。
【００２２】
また、請求項１６に記載のように、請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、前記衝撃緩和部材は、前記第１保持部材及び第２保持部材の少なくとも一方を突出させた突起とすることができる。
【００２３】
また、請求項１７に記載のように、請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、前記衝撃緩和部材は、前記第１案内部材及び前記第２案内部材の少なくとも一方を突出させた突起とすることができる。
【００２４】
また、請求項１８に記載のように、請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、前記衝撃緩和部材は、前記第１保持部材及び第２保持部材の少なくとも一方に設けた、板バネ、コイルバネ又は衝撃吸収材のいずれかとすることができる。
【００２５】
また、請求項１９に記載のように、請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、前記第１案内部材及び前記第２案内部材の少なくとも一方に設けた、板バネ、コイルバネ又は衝撃吸収材のいずれかとすることができる。
【００２６】
請求項１５から１９に記載の発明によれば、移動部材が移動したときの衝撃力や衝撃音を衝撃緩和部材で確実に緩和できる。
【００２７】
また、請求項２０に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記コイルが固定される基板を含み、前記基板は前記移動部材に形成した係止爪により固定される構造を採用してもよい。本発明によれば、移動部材に基板を確実に固定できる。また、組立て作業の効率化を図ることもできる。
【００２８】
また、請求項２１に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記磁石は、磁性材料をモールド成型することでスペーサと一体に形成されている構造を採用してもよい。本発明によれば、部品点数を低減させて、組立て効率の向上を図ることができる。
【００２９】
また、請求項２２に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記コイルが固定される樹脂性の基板を含み、前記コイルは前記基板にインサート成型されて固定された構造を採用してもよい。本発明によれば、組立て効率の向上を図りながら、コイルを確実に固定することができる。
【００３０】
また、請求項２３に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記基板は前記移動部材と一体成型されている構造を採用してもよい。本発明によれば、組立て効率の向上を図りながら、コイルを確実に固定することができる。
【００３１】
また、請求項２４に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記コイルが固定される樹脂性の基板を有し、前記基板には前記コイルを位置決めして固定するためのリブが形成されていてもよい。本発明によれば、コイルを基板に確実に固定することができる。
【００３２】
また、請求項２５に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記移動部材は操作者が触れることができるように突出させた移動片を含み、不使用時には、前記移動片を待機位置に移動させる待機機構を更に備えている態様を採用してもよい。
【００３３】
また、請求項２６に記載のように、請求項２５に記載のアクチュエータにおいて、前記待機機構は、前記移動片を押圧して前記待機位置に保持する棒状部材を含むことができる。
【００３４】
請求項２５及び２６に記載の発明によれば、本アクチュエータの不使用時に移動部材及び移動片が遊動することを防止できる。
【００３５】
また、請求項２７に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記コイルの被覆を黒色とすることが好ましい。
【００３６】
また、請求項２８に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記磁石の表面を黒色化処理することが好ましい。
【００３７】
また、請求項２９に記載のように、請求項２８に記載のアクチュエータにおいて、前記黒色化処理は黒色の色剤を含有させたエポキシ樹脂の塗布を含むことができる。
【００３８】
請求項２７から２９に記載の発明によれば、本アクチュエータをマウス等に部品として組込み、光を用いた場合に乱反射を抑制することができる。
【００３９】
また、請求項３０に記載のように、請求項１、２、８及び９のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記磁石に対して移動するコイルの移動量を検出する磁電変換素子をさらに備えた構造を採用してもよい。請求項３０に記載の発明によると、移動片及びコイルの移動量を検出できるのでマウス等に適用して活用できる。
【００４０】
そして、請求項３１に記載のように、請求項１から３０のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記磁石は永久磁石又は電磁石とすることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。まず実施例を説明する前に、本発明で利用している基本技術の概略について簡単に説明する。図１は磁石とコイルとの関係を示した。本発明は所謂、フレミングの左手の法則を応用した発明である。
【００４２】
図１（Ａ）はフレミングの左手の法則を説明するために示した図である。同図で示すよう、磁石１に接近させてコイル２を配置して電流３を矢印方向に流すと、コイル２には黒矢印の方向に推力４が生じるというのがフレミングの左手の法則である。図１（Ｂ）は、本発明が採用している磁石とコイルとの概略構成を示した図である。同図に示すように、Ｎ、Ｓ極を交互に配置した平面状の磁石１に対向するように複数のコイル２を配設する。このコイル２を移動部材（図示せず）に固定し、コイル２に供給する電流を制御すると図１（Ａ）の推力によりＸ−Ｙ面内、すなわち２次元内で移動させることができる。本発明は上記構成を利用して、実現されているアクチュエータである。
【００４３】
図２は、図１（Ｂ）の構成をより具体的に示した図である。（Ａ）は磁石１とコイル２との関係を示した斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図である。図２では、磁石１を底板１２上に固定配置している。平面状に配置される磁石１に対してコイル２が対向するように配置されている。コイル２が磁石１に対向しながら２次元（面内）移動するようになっている。なお、ここではコイル２の移動量を検出するための開口１５を形成した底板１２の例を示している。
【００４４】
図１（Ｂ）及び図２で示した磁石１は所謂、永久磁石であっても電磁石であってもよい。また、コイル２側を固定し磁石１側を移動するように構成することも可能である。
【００４５】
図３は、図１（Ｂ）でのＸ方向及びＹ方向におけるコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。横軸にコイルの位置の移動、縦軸にコイルに生じる荷重Ｎをとっている。ここでは、コイルに電流２００ｍＡを流し、１２０００ガウスの磁石を用いた場合の例を示している。図１（Ｂ）でコイル２が磁石１のＮ、Ｓにちょうど跨る位置が中央である。この中央位置で最も大きな荷重Ｎが生じ、±５ｍｍ位置がずれた所でも十分な荷重Ｎが生じることが確認できる。さらに以下、図を用いて本発明の複数の実施例を説明する。
【００４６】
図４及び図５は、第１実施例のアクチュエータについて示した図である。図４は本アクチュエータの外観を示す斜視図、図５は同アクチュエータの平面図、正面図、底面図を（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で順に示した図である。本アクチュエータは例えばマウスに組込まれる１部品の形態に形成されている。
【００４７】
図４及び図５で、本アクチュエータは底板１２上に形成されている。底板１２上には磁石１が磁極を交互にしながら平面状に配置されている（図２参照）。底板１２の上部にはスペーサ１１を介して支持板１０が設けられている。支持板１０上に前述したようにコイル２を２次元移動させるための移動機構が形成されている。
【００４８】
図４では移動部材となるスライダ２０の一部のみが図示されているが、図５（Ｂ）に示すようにスライダ２０は磁石１の上方に対向している。このスライダ２０の下面には前述したコイル２が保持されている。そして、スライダ２０の上面から突出させた移動片５が上方に頭を出している。すなわち、スライダ２０と共に移動片５が移動する構造となっている。なお、図６は、上記スライダ２０を取出して示した図である。図６ではスライダ２０の正面図及び側面図を示し、側面図ではその一部を拡大して示している。スライダ２０内には回路基板３０が嵌め込まれ、この基板３０にコイル２が固定された構造である。スライダ２０の背面側には前記移動片５が形成されている。
【００４９】
再度、図４を参照すると、移動片５は第１保持部材６により保持され、摺動するようになっている。この移動片５の下部には貫通穴が形成され、第１保持部材６のシャフト７に嵌合している。このシャフト７は環状に形成された第１保持部材６の内面に固定されている。よって、移動片５は第１保持部材６内をシャフト７に保持されながら、一方向に摺動できるようになっている。
【００５０】
さらに、上記第１保持部材６は第２保持部材９により保持され、摺動するようになっている。第２保持部材９は、一対のシャフト８−１，８−２を間隔をもって配置している。このシャフト８−１，８−２に摺動するように上記第１保持部材６が嵌め込まれている。第１保持部材６には両側に一対の貫通穴が形成され、８−１，８−２に嵌合している。よって、第１保持部材６も第２保持部材９内を８−１，８−２に保持されながら、摺動するようになる。
【００５１】
上記のような構成では、移動片５が第１保持部材６内を一方向に摺動し、第１保持部材６は第２保持部材９内を移動片５が移動する方向とは直角な方向に移動するという状態が形成される。よって、本アクチュエータでは、コイルが接続されたスライダ２０が所定の推力を受けたときに、移動片５が２次元内を自由に移動できる構造が実現されている。本アクチュエータを例えばマウスに組込み、操作者の指が移動片５に接触できるようにしておけば、操作者は本アクチュエータに生じた推力を認識できることになる。
【００５２】
図７及び図８は、本アクチュエータのスライダ２０に採用できる構造例を示した図である。図７（Ａ）はスライダ２０の斜視図、図７（Ｂ）はこれを分解した斜視図を示している。本スライダ２０は基板３０を位置決めするためのピン２２を備えている。基板３０側にはこのピン２２と嵌合する開口３２が形成されている。また、図７（Ａ）に示すように、ピン２２はコイル２の位置を規定する機能も有している。このような構造であれば、スライダ２０に基板３０及びコイル２を精度よく位置決め固定できる。
【００５３】
さらに、スライダ２０の周部には位置決めようの壁が立ち上げられている。この壁には円内に拡大して示すように下向きにテーパを有する係止爪２５が形成されている。よって、基板３０を上から押し下げたときに、この係止爪２５で確実に保持できる構造を実現している。
【００５４】
図８は、本アクチュエータのスライダ２０として採用できる他の構造例について示した図である。図８（Ａ）は基板３０にコイル２を位置決めするリブを立設した場合を示している。同図に示すようにリブ３４を形成すればコイル２を基板３０上の所定位置に確実に固定できる。また、図８（Ｂ）は樹脂材で形成する基板３０の成型時にコイル２を一体成型した場合を示している。この場合には、コイル２は基板３０内に埋設状態となるので確実に保持固定される。しかも、コイル２を固定するための部材を省略できる。
【００５５】
図９は第１実施例の変形例について示している。図４に示したアクチュエータは、底板１２上に磁石１が固定された自己完結の構造形態で実現されている。しかし、本アクチュエータを一部品とらえた場合、本アクチュエータが固定される基板側に磁石１を配置した場合であっても最終的に同じ構造が実現できる。この場合には図９に示すように図４から底板１２及びその上の磁石１を除いた構造で、半製品状態のアクチュエータを準備すればよいことになる。
【００５６】
図１０は、本アクチュエータの構成例を示したブロック図である。基板３０に設けたＣＰＵ等が制御マイコン部４２となり、本アクチュエータのコイルへの電流を制御する。この制御マイコン部４２はインターフェース部４１を介して例えば外部のコンピュータ等と接続される。コンピュータから供給される信号に基づいて、制御マイコン部４２がモータドライバ４３に駆動信号を供給する。これにより、モータドライバ４３がＸ軸駆動部４４とＹ軸駆動部４５に供給する電流を調整する。ここでのＸ軸駆動部４４とＹ軸駆動部４５は、前述したコイル２に相当している。
【００５７】
なお、本アクチュエータを例えばマウスに組込んだ場合には、コイル２の位置を検出することが必要になる場合がある。このときにはマウス内に設けたフォトディテクタ（ＰＤ）等によるセンサ部４６からの信号を制御マイコン部４２に供して利用する。
【００５８】
図１１は、第２実施例のアクチュエータについて示した図である。図１１（Ａ）は平面図、同（Ｂ）は正面図である。なお、前述した実施例と同様の部位には同一符号を付すことで重複した説明は省略する。本実施例以後の実施例についても同様とする。
【００５９】
本実施例の特徴は、第１保持部材６を保持する第２保持部材９のシャフトを、断面角状の１本のシャフト１８としたことである。シャフト１８は、第２保持部材９内の片側に固定されている。シャフト１８の断面は角状であるので第１保持部材６を端部で保持しても、第１保持部材６がシャフト１８回りに回転することがない。よって、シャフト１８により、第１保持部材６を片持ち梁状に保持しながら摺動させることができる。本実施例によれば、第２保持部材９で用いるシャフト数を低減できるので、構造を簡素化して、コスト低減を図ることができる。なお、図１１で示す例はシャフト１８の断面が四角であるがこれに限らない。シャフト１８の断面は、３角或いは５角以上であってもよい。
【００６０】
図１２は、第３実施例のアクチュエータについて示した図である。図１２（Ａ）は平面図、同（Ｂ）は第１保持部材６を取出して拡大した図である。本実施例の特徴は、板金に曲げ或いはプレス加工を施して第１保持部材６を形成としたことである。本実施例の第１保持部材６は、板金を湾曲成形し、内部にシャフト７を固定した構造である。側壁となる立ち上がり部分には、シャフト８−１、８−２に嵌合する開口１７−１、１７−２が前後に一対ずつ形成されている。本実施例では、第１保持部材６が板金加工を用いて簡易に形成できるのでコストの低減を図ることができる。
【００６１】
図１３は、第４実施例のアクチュエータについて示した図である。図１３（Ａ）は平面図、同（Ｂ）は正面図である。本実施例は、第１実施例で示した磁石１とスペーサ１１とを磁性材料を用いてモールド成型することで一体成形した基台１９を用いている。よって、本実施例によれば磁石とスペーサが一体であるので、部品点数が低減されるので製造工程の簡素化を図ることができる。
【００６２】
図１４は、第５実施例のアクチュエータについて示した図である。図１４（Ａ）は平面図、同（Ｂ）は正面図である。本実施例の特徴は、黒色で被覆したコイル２１を用いる点にある。このように外観が黒色のコイル２１を用いることで乱反射を抑制することができる。本アクチュエータであれば、マウス等に組込まれＬＥＤ等の発光素子の近傍に配置されてもコイルの乱反射で検出感度が低下するという事態を抑制できる。
【００６３】
図１５は、第６実施例のアクチュエータについて示した図である。図１５（Ａ）は平面図、同（Ｂ）は正面図である。本実施例の特徴は、コイル２をスライダ２０に固定される樹脂性の基板３０にインサート成型されて固定されている点である。このように形成するとコイル２を基板３０に組込む工程を簡素化できると共に、コイル２を基板３０に確実に固定できる。
【００６４】
図１６及び図１７は、第７実施例のアクチュエータについて示した図である。図１６は同アクチュエータの全体斜視図である。また、図１７（Ａ）は同アクチュエータの平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａにおける断面図を示している。本実施例の特徴は、第１保持部材６が第２保持部材９の一対のシャフト８−１，８−２の下部側にのみに接触するように成型されている点である。本第１保持部材６の特徴的な構造は図７（Ａ）、（Ｃ）でより詳細に確認できる。
【００６５】
本実施例のアクチュエータは、シャフト８−１，８−２に嵌合する穴を第１保持部材６に設ける必要がないので構造が簡素化されている。また、組立て時においては、第１保持部材６に対して第２保持部材９を上から載置するようにすればよいので、工程も簡素化できる。
【００６６】
さらに、図１８及び図１９は、第８実施例のアクチュエータについて示した図である。図１８（Ａ）は同アクチュエータの全体斜視図、（Ｂ）は同アクチュエータの平面図を示している。また、図１９（Ａ）は図１８（Ｂ）のＢ−Ｂにおける断面図、（Ｂ）は図１８（Ｂ）のＣ−Ｃにおける断面図を示している。
【００６７】
なお、前述までの実施例は、第１保持部材６がシャフト７を、また第２保持部材９がシャフト８−１、８−２或いはシャフト１８を含む構造であった。しかし、本実施例はシャフトを用いない構造を採用している。図１８で、移動片５０が前記第１保持部材６に対応する案内部材５６により案内される。また、この案内部材５６は上案内板６０と下案内板６２とで形成される案内路６５に沿って案内される。したがって、案内部材５６が第１案内部材に相当し、上案内板６０と下案内板６２とが第２案内部材に相当する。
【００６８】
本実施例の移動片５０は、略矩形に形成された案内部材５６の内壁に沿って、案内されるようになっている。なお、この移動片５０の下部にはコイル２が固定されたスライダが接続されている。コイル２はその下の磁石１と対向している。コイル２に所定の電流が供給されていないときには、磁石１上に載置した状態となる。しかし、コイル２に電流が供給されることにより磁石１との間に磁気的な反発力が発生して、上昇するのでコイル２を磁石１に対して移動させることができる。
【００６９】
上記案内部材５６は、図１９（Ａ）で確認できるように、面積を小さくした内壁５７が形成され、移動片５０との摩擦が小さくなるように工夫されている。また図１９（Ｂ）で示すように、案内部材５６の両方の端部５８は段状に形成されている。この端部５８は、上案内板６０と下案内板６２とで形成される案内路６５内に挿入されている。ここで、図１９（Ｂ）で円内に拡大して示すように、端部５８の上下面、すなわち上案内板６０及び下案内板６２と接する面には突起５９が形成されている。よって、案内部材５６が案内路６５を移動する際にも、摩擦が小さくなるように工夫されている。この突起５９は長手方向に延材しており、レール状になっている。本実施例では、突起５９を端部５８に設けたが、上案内板６０及び下案内板６２に設けるようにしてもよい。また、突起５９はレール状のものに限らず、半球状のものを複数点在させた構成でも、同様の効果を得ることができる。本実施例のアクチュエータは、シャフトを用いない簡素化した構造であるので、製造工程での組立て効率を高めることができる。
【００７０】
図２０及び図２１は、第９実施例のアクチュエータについて示した図である。図２０（Ａ）は同アクチュエータの全体斜視図、（Ｂ）は同アクチュエータの平面図を示している。また、図２１は、図２０（Ｂ）のＤ−Ｄにおける断面図を示している。本実施例は上記第８実施例の改良型である。移動片５０の両側に案内部材５６に係止して抜け止めとなる係止舌片５２を有している。
【００７１】
上記係止舌片５２は、図２１で確認できるように移動片５０の側壁から外側下方に向け傾斜し突出した舌状に形成されている。この係止舌片５２は弾性変形が可能である。組立て時には、移動片５０の上方から案内部材５６を位置合わせして押し下げると、係止舌片５２が弾性変形して案内部材５６内を摺り抜けた後に元に戻るので図２１に示す係止状態で固定できる。図２１で示す状態になると、係止舌片５２が案内部材５６上で張出して抜け止めとなるで、組付け作業を効率よく行うことができる。
【００７２】
また、上記のように係止舌片５２が案内部材５６に係止するので、移動片５０及びその下に接続されているスライダ２０及びコイル２を保持することもできる。なお、案内部材５６内で係止舌片５２が円滑に移動できるようにすることが好ましい。よって、本実施例では係止舌片５２の下面にはレール状の突起５４が形成されている。なお、この突起５４は案内部材５６側に形成してもよい。
【００７３】
図２２は、第１０実施例のアクチュエータについて示した分解斜視図である。本実施例は前記弟８及び弟９実施例に関連した実施例で、案内部材５６の端部５８に設ける突起を凹部に変更した場合を示している。本実施例では、端部５８上面に複数の凹部６７を点在させている。このようにしても、摩擦を低減して案内部材５６を円滑に移動する構造を実現できる。なお、端部５８の下面にも同様に凹部６７を設けることが好ましい。
【００７４】
また、図２２で示す場合とは逆に端部５８は平面として、これに接する上案内板６０の下面及び下案内板６２の上面に凹部を形成してもよい。またさらには端部５８並びに上案内板６０の下面及び下案内板６２の上面に凹部を形成してもよい。
【００７５】
図２３は、コイル２を固定する基板を改善した弟１１実施例について示している。図２３の（Ａ）〜（Ｃ）は本アクチュエータに採用できる基板の複数の形態例を示している。
【００７６】
図２３（Ａ）は基板７０がスライダと一体化した場合を示している。本構造の場合は基板７０にコイル２を接着するだけの簡単な構造になるので、低コスト化及び製造工程での効率高めることができる。また、図２３（Ｂ）は基板にコイルを接着させた場合の好ましい構造を示している。本構造の場合は基板７１にコイル２を接着し、配線などの引き回しは基板７１内で行う構造である。このような構造の場合にも、低コスト化及び製造工程での効率高めることができる。また、図２３（Ｃ）は基板にコイル接着させた場合の他の好ましい構造を示している。本構造の場合は基板７２にコイル２を接着し、さらに基板７２に穴を開けてコイル固定用のリブ７３を接着した構造である。このような構造の場合はコイル２を確実に固定できる。なお、本実施例以後の実施例は、弟８実施例で示したシャフト無しのタイプアクチュエータに限らず、弟１実施例に示したシャフトタイプのアクチュエータにも同様に適用できる。
【００７７】
図２４は、移動片が移動して、摺動範囲の端部に達したときの衝撃力や衝突音を抑制するために工夫された第１２実施例について示している。図２４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ具体的な構造を示している。なお、本実施例は弟８実施例で示したスライドタイプの移動片５０と案内部材５６、並びに案内部材５６上案内板６０及び下案内板６２との場合を例示している。
【００７８】
図２４は（Ａ）は、移動片５０が案内される方向及び、案内部材５６が案内される方向で衝突面積を小さくする突起７５を設けた構造である。このような構造は移動片５０や案内部材５６の成型時に突起７５を形成しておけばよいので、簡単に実現できる。また、衝突部分には弾性変形する部材を採用することが好ましい。図２４は（Ｂ）は板バネ７６を用いた場合、図２４は（Ｃ）はコイルバネ７７を用いた場合、図２４は（Ｄ）はゴムやスポンジ等の衝撃吸収材７８を用いた場合である。これらの構造であれば移動片５０が逐次移動しても、衝突時の衝撃緩和と消音を図ることができる。
【００７９】
図２５は、不使用時に待機する機構を備えた第１３実施例のアクチュエータについて示した図である。図２５（Ａ）は本アクチュエータが使用状態にあるときの平面図、（Ｂ）は同アクチュエータが不使用時で待機状態にあるときの平面図である。なお、本実施例も第８実施例に示したシャフト無しタイプのアクチュエータに適用した例を示している。
【００８０】
本アクチュエータは回動軸８２を中心に回動可能な棒状部材８０を有している。この棒状部材８０はアクチュエータを使用時には図２５（Ａ）に記載するように邪魔にならない位置に退避させることができる。一方、不使用時に棒状部材８０を回動軸８２回りに回動させると、移動片５０に当接して左端上部に押圧する。本実施例のような待機機構を有するアクチュエータであれば、不使用時に移動片５０及びこれに接続されるスライダを定位置に安定保持できる。
【００８１】
図２６は、マウス等に適用することが好ましい構成を有する第１４実施例のアクチュエータを示した図である。図２６（Ａ）は本アクチュエータの側部断面図、（Ｂ）は底面図を示している。本アクチュエータは例えばマウスに組み込んで使用するために、移動片５０及びコイル２の位置検出に用いるＬＥＤ９０を備えている。そして、本アクチュエータをマウスに組込んだ場合には、ＬＥＤ９０からの光が開口１５を介して、その外側に設置したフォトディテクタ（ＰＤ）９５により検出される。
【００８２】
このような構造の場合に、磁石２の表面でＬＥＤ９０からの光が乱反射すると、ＰＤ９５による検出精度が低下する。そこで、本実施例ではＬＥＤ９０からの光が当たる磁石２の側面を少なくとも黒色にして、乱反射を抑制するようにしている。このように、磁石１の表面を黒色化処理するには黒色の色剤を含有させたエポキシ樹脂の塗布をすればよい。また、第１実施例においても指摘しているが、同様の理由からコイル２の被覆も黒色としておくことが好ましい。
【００８３】
図２７は、マウス等に適用するのに好ましい他の構成を備えた第１５実施例のマイクロリレーを示した図である。この図では、アクチュエータのコイル周部を拡大して示している。先の図２６で示した第１４実施例は、移動片５０及びコイル２の位置検出にＬＥＤ９０とＰＤ９５とを用いる場合を示した。しかし、本実施例では磁電変換素子の１つであるホール素子を用いて、移動片５０及びコイル２の位置検出を行う構成である。
【００８４】
図２７で、（Ａ）はコイル２側からスライダ２０を拡大して示した図、（Ｂ）は（Ａ）の右側図、（Ｃ）は（Ａ）の背面側の図、さらに（Ｄ）は同スライダ２０の全体斜視図である。図２７で４つのホール素子９５〜９９が４つのコイル２に沿って配置されている。ホール素子９６とホール素子９８とはスライダ２０の長手方向のライン上に配置されている。また、ホール素子９７及びホール素子９９は、このラインとは直角になるように配置されている。すなわち、これらのホール素子９６〜９９は、移動片５０の移動方向に沿うように配置されている。
【００８５】
図２７では図示を省略するが前述した多くの実施例と同様に、コイル２も磁石１に対向して配置される。本構成のスライダ２０を磁石１に対して移動させるとその移動量に応じて電圧がホール素子９６〜９９から検出できる。よって、前記第１４実施例の場合と同様に、マウス等に組込んだ場合に移動片５０及びコイル２の位置検出できる好ましい部品となる。
【００８６】
図２８は、図２７で示した構成を有する第１５実施例のアクチュエータの移動片を移動した時の出力状態を示した図である。（Ａ）はＸ方向（ホール素子９７，９９方向）に移動片を移動させた場合の出力状態、（Ｂ）はＹ方向（ホール素子９６，９９方向）に移動片を移動させた場合の出力状態を示している。これらの図から、ホール素子が移動片５０及びコイル２の位置検出に有効であることが確認できる。なお、ホール素子に変えて磁気抵抗効果素子を用いることもできる。
【００８７】
図２９及び図３０は、前述したアクチュエータで共通に用いている磁石１とコイル２との付いて示した図である。上記複数の実施例では、磁石１を固定としてコイル２を動かすタイプのアクチュエータを示した。しかし、図２９に示すように、コイル２を固定として磁石２を動かす構成としてもよい。すなわち、図２９の場合には磁石１側にスライダや移動片が接続される。
【００８８】
また、前述した磁石１は一般には焼結等によって製造された永久磁石である。しかし、本発明のアクチュエータでは磁石１に、図３０に示すようにコイルを券回して得られる電磁石１００を採用してもよい。この場合には不使用時に磁力を発する部材を無くすることができるとうメリットもある。
【００８９】
なお、前述した実施例はコイルに電流を供給することによりアクチュエータのスライダが駆動される場合、即ち、コンピュータ等からの信号を受けて本アクチュエータが受動的に駆動される場合を説明した。しかし、本アクチュエータはこのような使用法にのみに限定して適用されるものではない。操作者が移動片に指を置き、これを移動することにより互いに対向するコイルと磁石が相対移動するので電磁誘導によりコイル内に電流が発生する。この電流を用いてコンピュータへの指示入力デバイスとして用いることができる。即ち、本アクチュエータは受動及び能動的に用いることができる新規なアクチュエータである。
【００９０】
また、本発明のアクチュエータはマウスに組み込む場合だけではなく、他の装置、例えば車両に組み込むことで、従来、一方方向であった情報の流れを双方向とすることができる。
【００９１】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００９２】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれが移動部材を所定範囲で摺動し、案内する第１部材と、この第１部材を所定範囲で摺動、案内する第２部材とを用いることにより、移動部材が２次元内を自由に移動できる構造が実現されている。よって、全体の構造を小型化させた新規なアクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はフレミングの左手の法則を説明するために示した図である。（Ｂ）は、本発明が採用している磁石とコイルとの概略構成を示した図である。
【図２】図１（Ｂ）の構成をより具体的に示した図である。
【図３】図１（Ｂ）でのＸ方向及びＹ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。
【図４】第１実施例のアクチュエータの外観を示す斜視図である。
【図５】第１実施例のアクチュエータの平面図、正面図、底面図順に示した図である。
【図６】第１実施例のスライダを取出して示した図である。
【図７】（Ａ）は第１実施例のスライダの斜視図、（Ｂ）はこれを分解した斜視図を示している。
【図８】第１実施例のアクチュエータのスライダとして採用できる構造例を示した図である。
【図９】第１実施例の変形例について示した図である。
【図１０】第１実施例のアクチュエータの構成例を示したブロック図である。
【図１１】第２実施例のアクチュエータについて示した図である。
【図１２】第３実施例のアクチュエータについて示した図である。
【図１３】第４実施例のアクチュエータについて示した図である。
【図１４】第５実施例のアクチュエータについて示した図である。
【図１５】第６実施例のアクチュエータについて示した図である。
【図１６】第７実施例のアクチュエータの全体斜視図である。
【図１７】第７実施例のアクチュエータの平面、側面、及び断面を示した図である。
【図１８】第８実施例のアクチュエータについて示した図である。（Ａ）は同アクチュエータの全体斜視図、（Ｂ）は同アクチュエータの平面図である。
【図１９】（Ａ）は図１８（Ｂ）のＢ−Ｂにおける断面図、（Ｂ）は図１８（Ｂ）のＣ−Ｃにおける断面図である。
【図２０】第９実施例のアクチュエータについて示し、（Ａ）全体斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図２１】図２０（Ｂ）のＤ−Ｄにおける断面図である。
【図２２】第１０実施例のアクチュエータについて示した分解斜視図である。
【図２３】コイルを固定する基板を改善した弟１１実施例を示した図である。
【図２４】衝撃力や衝突音を抑制するために工夫された第１２実施例について示した図である。
【図２５】不使用時に待機する機構を備えた第１３実施例のアクチュエータについて示した図である。
【図２６】マウス等に適用することが好ましい構成を有する第１４実施例のアクチュエータを示した図である。
【図２７】マウス等に適用するのに好ましい他の構成を備えた第１５実施例のマイクロリレーを示した図である。
【図２８】図２７で示した構成を有する第１５実施例のアクチュエータの移動片を移動した時の出力状態を示した図である。
【図２９】コイルを固定として磁石を動かす構成を示した図である。
【図３０】磁石に電磁石を採用した場合の構成を示した図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　磁石
２　　　　　　　　コイル
５、５０　　　　　移動片
６　　　　　　　　第１保持部材
７　　　　　　　　シャフト
８−１、８−２　　一対のシャフト
９　　　　　　　　第２保持部材
１１　　　　　　　スペーサ
２０　　　　　　　スライダ（移動部材）
３０　　　　　　　基板
５２　　　　　　　係止舌片
５６　　　　　　　第１案内部材
５９　　　　　　　突起
６０、６２　　　　第２案内部材
６５　　　　　　　案内路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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