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技術 電子機器の振動発生装置

出願人 SMK株式会社
発明者 藤井勝人松田健渡邉芳則秋田祐樹
出願日 2015年3月4日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-041965
公開日 2016年9月5日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2016-162328
状態 特許登録済
技術分野 デジタル計算機のユーザインターフェイス 位置入力装置 特殊原動機
主要キーワード 振動対象 長尺チューブ 円形チューブ 形状記憶合金部材 設置角度θ 形状記憶合金線 部品側面 変形用
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

装置全体の小型化を可能とするとともに、汎用性に優れた電子機器振動発生装置の提供。

解決手段

振動対象部品1の外側に間隔を置いて配置された受け部21,22を有するホルダ2と、受け部21に支持されて振動対象部品1の一方の側面を押し出すアクチュエータ3と、受け部22に支持されて振動対象部品1の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段4とを備え、付勢手段4は、両端が開口した1又は複数のチューブ状に形成された絶縁性弾性部材41,41で構成され、弾性部材41,41を受け部22と振動対象部品側面12との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させている

概要

背景

従来、タッチパネル等を有する電子機器においては、タッチパネル等のパネル状の振動対象部品振動させる装置(以下、振動発生装置という)を備え、使用者視覚や音の他に振動で操作感や情報を知覚させるようにしたものが知られている。

この種の電子機器の振動発生装置には、例えば、パネル状の振動対象部品の背面部に振動デバイスを配置し、振動デバイスの振動で振動対象部品を厚み方向又は撓み方向で振動させるものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。

また、その他の振動発生装置には、図9に示すように、パネル状の振動対象部品100の外側に枠状のホルダ101を配置し、ホルダ101と振動対象部品100の側面との間にその表面と平行にパネル状の振動対象部品100を移動させるためのアクチュエータ102を設け、アクチュエータ102の動作によって振動を発生するものも開発されている(例えば、特許文献2を参照)。

この振動発生装置では、アクチュエータ102とは反対側の振動対象部品100とホルダ101との間にコイルスプリング等のバネ部材103,103...を介在させ、アクチュエータ102によって振動対象部品100を一方向に押し出し、それをバネ部材103,103...による押し戻し方向の付勢力によって原点復帰させることを繰り返すことにより振動対象部品100を振動させるようにしている。

概要

装置全体の小型化を可能とするとともに、汎用性に優れた電子機器の振動発生装置の提供。振動対象部品1の外側に間隔を置いて配置された受け部21,22を有するホルダ2と、受け部21に支持されて振動対象部品1の一方の側面を押し出すアクチュエータ3と、受け部22に支持されて振動対象部品1の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段4とを備え、付勢手段4は、両端が開口した1又は複数のチューブ状に形成された絶縁性弾性部材41,41で構成され、弾性部材41,41を受け部22と振動対象部品側面12との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させている

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

振動対象部品の外側に間隔を置いて配置された受け部を有するホルダと、該受け部に支持されて前記振動対象部品の一方の側面を押し出すアクチュエータと、前記受け部に支持されて前記振動対象部品の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段とを備え、前記アクチュエータによる押し出し動作と前記付勢手段による押し戻し動作とを繰り返すことにより前記振動対象部品を振動させるようにしている電子機器振動発生装置であって、前記付勢手段は、両端が開口した1又は複数のチューブ状に形成された絶縁性弾性部材で構成され、該弾性部材を前記受け部と前記振動対象部品側面との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させていることを特徴とする電子機器の振動発生装置。

請求項2

前記弾性部材は、その開口端面を前記振動対象部品の表面と平行に向けて配置されている請求項1に記載の電子機器の振動発生装置。

請求項3

前記弾性部材は、チューブ径方向でそれぞれ肉部の厚みが異なる非対称な端面形状に形成されている請求項1又は2に記載の電子機器の振動発生装置。

請求項4

前記各弾性部材は、必要とするバネ特性に応じて適宜、所望の長さに長尺のチューブを輪切りにすることにより形成されている請求項1〜3の何れか1に記載の電子機器の振動発生装置。

請求項5

前記アクチュエータは、一又は複数の動作凹部からなる動作基部を有し、前記受け部に固定されるベース部材と、該ベース部材と対向するように配置され、対向面側に前記動作凹部内に挿入される動作凸部を有する可動部材とを備え、前記ベース部材と前記可動部材との間に通電した際の発熱により収縮する線状又は帯状形状記憶合金部材を介在させ、前記形状記憶合金部材の通電による収縮に連動して前記可動部材を前記ベース部材に対し離反させることにより前記振動対象部品を押すようにしている請求項1〜4の何れか1に記載の電子機器の振動発生装置。

技術分野

0001

本発明は、タッチパネル等の操作に応じて振動する電子機器振動発生装置に関する。

背景技術

0002

従来、タッチパネル等を有する電子機器においては、タッチパネル等のパネル状の振動対象部品を振動させる装置(以下、振動発生装置という)を備え、使用者視覚や音の他に振動で操作感や情報を知覚させるようにしたものが知られている。

0003

この種の電子機器の振動発生装置には、例えば、パネル状の振動対象部品の背面部に振動デバイスを配置し、振動デバイスの振動で振動対象部品を厚み方向又は撓み方向で振動させるものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。

0004

また、その他の振動発生装置には、図9に示すように、パネル状の振動対象部品100の外側に枠状のホルダ101を配置し、ホルダ101と振動対象部品100の側面との間にその表面と平行にパネル状の振動対象部品100を移動させるためのアクチュエータ102を設け、アクチュエータ102の動作によって振動を発生するものも開発されている(例えば、特許文献2を参照)。

0005

この振動発生装置では、アクチュエータ102とは反対側の振動対象部品100とホルダ101との間にコイルスプリング等のバネ部材103,103...を介在させ、アクチュエータ102によって振動対象部品100を一方向に押し出し、それをバネ部材103,103...による押し戻し方向の付勢力によって原点復帰させることを繰り返すことにより振動対象部品100を振動させるようにしている。

先行技術

0006

特開2012−181749号公報
特開2008−287402号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、上述の特許文献1に示す如き従来技術では、振動デバイスを振動対象部品と背面側の支持パネルとの間に配置する構造であるため、その分、電子機器全体の厚みが増し薄型化を阻害する要因となっていた。

0008

一方、上述の特許文献2に示す如き従来技術においては、コイルスプリングやゴム等からなるバネ部材がアクチュエータによる振動対象部品の押し出し方向の移動を許容しつつ、押し戻し方向で一定の付勢力を確保する必要があり、その条件に適応するバネ特性を有するバネ部材は、その圧縮方向に一定の長さを必要とし、その分、ホルダと振動対象部品との間のスペースを大きくせざるを得ないため電子機器全体の外形が大きくなるという問題があった。

0009

また、この種のバネ部材は、振動対象部品の形状、振動対象部品の水平面に対する設置角度、振動対象部品の重心位置、アクチュエータの性能、バネ部材が設置可能な位置の設計的制限等の諸条件によって、電子機器毎に要求されるバネ特性が異なり、各電子機器専用に設定されるものであるため、汎用性に乏しく、部品コストが嵩み、試作設計変更への対応が困難であるという問題があった。

0010

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、装置全体の小型化を可能とするとともに、汎用性に優れ設計の自由度の高い電子機器の振動発生装置の提供を目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段

0011

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、振動対象部品の外側に間隔を置いて配置された受け部を有するホルダと、該受け部に支持されて前記振動対象部品の一方の側面を押し出すアクチュエータと、前記受け部に支持されて前記振動対象部品の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段とを備え、前記アクチュエータによる押し出し動作と前記付勢手段による押し戻し動作とを繰り返すことにより前記振動対象部品を振動させるようにしている電子機器の振動発生装置であって、 前記付勢手段は、両端が開口した1又は複数のチューブ状に形成された絶縁性弾性部材で構成され、該弾性部材を前記受け部と前記振動対象部品側面との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させている電子機器の振動発生装置にある。

0012

請求項2に記載の発明の特徴は、請求項1の構成に加え、前記弾性部材は、その開口端面を前記振動対象部品の表面と平行に向けて配置されていることにある。

0013

請求項3に記載の発明の特徴は、請求項1又は2の構成に加え、前記弾性部材は、チューブ径方向でそれぞれ肉部の厚みが異なる非対称な端面形状に形成されていることにある。

0014

請求項4に記載の発明の特徴は、請求項1〜3の何れか1の構成に加え、前記各弾性部材は、必要とするバネ特性に応じて適宜、所望の長さに長尺のチューブを輪切りにすることにより形成されていることにある。

0015

請求項5に記載の発明の特徴は、請求項1〜4の何れか1の構成に加え、前記アクチュエータは、一又は複数の動作凹部からなる動作基部を有し、前記受け部に固定されるベース部材と、該ベース部材と対向するように配置され、対向面側に前記動作凹部内に挿入される動作凸部を有する可動部材とを備え、前記ベース部材と前記可動部材との間に通電した際の発熱により収縮する線状又は帯状形状記憶合金部材を介在させ、前記形状記憶合金部材の通電による収縮に連動して前記可動部材を前記ベース部材に対し離反させることにより前記振動対象部品を押すようにしていることにある。

発明の効果

0016

本発明に係る電子機器の振動発生装置は、上述したように、振動対象部品の外側に間隔を置いて配置された受け部を有するホルダと、該受け部に支持されて前記振動対象部品の一方の側面を押し出すアクチュエータと、前記受け部に支持されて前記振動対象部品の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段とを備え、前記アクチュエータによる押し出し動作と前記付勢手段による押し戻し動作とを繰り返すことにより前記振動対象部品を振動させるようにしている電子機器の振動発生装置であって、前記付勢手段は、両端が開口した1又は複数のチューブ状に形成された絶縁性の弾性部材で構成され、該弾性部材を前記受け部と前記振動対象部品側面との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させていることにより、装置全体の小型化を図ることができるとともに、試作や設計変更への対応も容易となる。

0017

また、本発明において、前記弾性部材は、その開口端面を前記振動対象部品の表面と平行に向けて配置されていることにより、弾性部材が振動対象部品厚み方向へ変形しないので、その分の変形用スペースを確保する必要がなく、薄型化が図れる。

0018

更に、本発明において、前記弾性部材は、チューブ径方向でそれぞれ肉部の厚みが異なる非対称な端面形状に形成されていることにより、付勢力の作用方向の調節が容易となる。

0019

更にまた、前記各弾性部材は、必要とするバネ特性に応じて適宜、所望の長さに長尺のチューブを輪切りにすることにより形成されていることにより、汎用性に優れ、振動対象部品の形状、振動対象部品の水平面に対する設置角度、振動対象部品の重心位置、アクチュエータの性能、弾性部材が設置可能な位置の設計的制限等の諸条件によって異なる様々なバネ特性に対応することができる。

0020

また、本発明において、前記アクチュエータは、一又は複数の動作凹部からなる動作基部を有し、前記受け部に固定されるベース部材と、該ベース部材と対向するように配置され、対向面側に前記動作凹部内に挿入される動作凸部を有する可動部材とを備え、前記ベース部材と前記可動部材との間に通電した際の発熱により収縮する線状又は帯状の形状記憶合金部材を介在させ、前記形状記憶合金部材の通電による収縮に連動して前記可動部材を前記ベース部材に対し離反させることにより前記振動対象部品を押すようにしていることにより、安定して振動対象部品に押し出し方向の力を加えることができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明に係る電子機器の振動装置の一例を示す正面図である。
図1中のX−X線断面図である。
同上の電子機器の振動発生装置の使用状態を説明する為の断面図である。
図1中のアクチュエータを示す拡大分解斜視図である。
同上のアクチュエータの未実装状態を示す断面図である。
同上のアクチュエータの動作を説明するための断面図である。
図1中の弾性部材の形成方法を示す斜視図である。
(a)〜(d)はそれぞれ弾性部材の開口端面形状を示す拡大平面図である。
従来の振動発生装置の一例を示す正面図である。

実施例

0022

次に、本発明に係る電子機器の振動発生装置の実施の態様を図1図8に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号Aは振動発生装置、符号1はタッチパネル本体等の振動対象部品である。

0023

この振動発生装置Aは、タッチパネル本体等の振動対象部品1の外周外側に間隔を置いて配置された受け部21,22を有するホルダ2と、受け部21に支持されて振動対象部品1の一方の側面11を押すアクチュエータ3と、受け部22に支持されて振動対象部品1の他方の側面12を押し戻し方向に付勢する付勢手段4とを備え、アクチュエータ3による押し出し動作と付勢手段4による押し戻し動作とを繰り返すことにより振動対象部品1をその表面と平行な方向に振動させるようになっている。

0024

振動対象部品1は、例えば、矩形パネル状のタッチパネル本体であって、振動発生装置Aによる振動によって、使用者に視覚や音の他に振動で操作感や情報を知覚させられるようにしている。

0025

尚、この振動対象部品1は、半導体素子やその他の電子部品からなる付属部品13が背面側に実装されている。

0026

また、この振動対象部品1は、図3に示すように、電子機器の使用態様に応じて、振動対象部品1をその表面が水平面に対して所望の角度θ(θ=0〜90°)を成すように起こした配置にできるようになっている。

0027

従って、この振動発生装置Aにおいては、振動対象部品1の設置角度θ、付属部品12の配置等によって振動対象部品1の重心位置やアクチュエータ3に作用する負荷が変動し、それに応じて付勢手段4のバネ特性(バネ圧振動数等)及び付勢方向(付勢手段の位置)が決まる。

0028

ホルダ2は、例えば、図1に示すように、タッチパネル本体等の振動対象部品1より一回り大きな矩形枠状に形成され、互いに平行に配置された長辺部と、長辺部の端部間を連結する短辺部とを備え、枠体の一部、本実施例においては、長辺部がそれぞれ受け部21,22を成している。

0029

アクチュエータ3は、図4図6に示すように、一又は複数の動作凹部311,311...からなる動作基部を有し、受け部21に固定されるベース部材31と、ベース部材31と対向するように配置され、対向面側に前記動作凹部311,311...内に挿入される動作凸部321,321...を有する可動部材32とを備え、ベース部材31と可動部材32との間に通電した際の発熱により収縮する線状又は帯状の形状記憶合金部材33を介在させ、形状記憶合金部材33の通電による収縮に連動して可動部材32をベース部材31に対し離反させることにより振動対象部品1をその表面と平行に押すようにしている

0030

このアクチュエータ3には、ベース部材31に支持されたバネ体34,34を備え、このバネ体34,34により可動部材32をベース部材31から離反する方向に付勢するようになっている。尚、図中符号35は、可動部材32をベース部材31に移動可能且つ離脱不能に保持するためのカバーである。

0031

また、このアクチュエータ3は、ベース部材31の端部と互いに嵌合し、形状記憶合金部材33の端部をベース部材31に固定する端子金具36,36を備え、この端子金具36,36を介して形状記憶合金部材33に通電されるようになっている。

0032

そして、この端子金具36,36をホルダ2の受け部21の内周面露出した端子部211,211に半田付けすることにより、アクチュエータ3のベース部材31が受け部21に固定されるとともに、端子部211,211からアクチュエータ3に通電できるようになっている。

0033

形状記憶合金部材33は、ニッケルチタン合金等の形状記憶効果を示す合金、即ち形状記憶合金からなる形状記憶合金線331と、形状記憶合金線331の外側を覆う帯状の被覆部材332とを備え、所定温度下で変形させても形状記憶合金線331に通電させた際の発熱により当該形状記憶合金線331が収縮するようになっている。

0034

このアクチュエータ3は、付勢手段4によって押し戻し方向に付勢されていない状態において、図5に示すように、ベース部材31に支持されたバネ体34,34により可動部材32がベース部材31に対し離脱する方向に付勢された状態にあり、可動部材32の動作凸部321,321...がベース部材31の動作凹部311,311...及び波形状に湾曲した状態の形状記憶合金部材33より浮き上がった状態となる。

0035

そこで、この振動発生装置Aでは、他方の受け部22に支持された付勢手段4によって振動対象部品1の他方の側面12を押し戻し方向に付勢することにより、図6(a)に示すように、可動部材32の端面が振動対象部品1の一方の側面11に押し当てられ、バネ体34,34の付勢力に抗して可動部材32がベース部材31側に押し戻され、非通電時において可動部材32が形状記憶合金部材33に接した状態となっている。

0036

そして、アクチュエータ3に通電、即ち、端子金具36,36間に電圧を生じさせ、形状記憶合金部材33に電流を流すと、形状記憶合金部材33が形状記憶効果、即ち通電発熱によって収縮し、図6(b)に示すように、形状記憶合金部材33の動作凸部321,321...頂部に接触した部分の対向面間方向位置が可動部材32側に変位し、それに連動して動作凸部321,321...を介して形状記憶合金部材33に押されて可動部材32がベース部材31より離反する方向に相対移動し、振動対象部品1の側面11を押し出す。

0037

付勢手段4は、両端が開口した1又は複数のチューブ状に形成された絶縁性の弾性部材41,41で構成され、その弾性部材41,41を受け部22と振動対象部品1の側面12との間にその開口端面を振動対象部品1の表面と平行に向けるとともに、チューブ径方向に圧縮した状態で介在させている。

0038

この付勢手段4は、弾性部材41,41のチューブ肉厚、端面形状、軸方向長さ、個数、軸方向長さを適宜選択することによって、所望のバネ特性に調節されている。

0039

各弾性部材41,41は、図7に示すように、ゴム等の高弾性絶縁性材料によって一体成形された長尺のチューブ42を必要とするバネ特性(バネ圧等)に応じて適宜、所望の長さで輪切りにすることにより形成されている。

0040

弾性部材41,41は、図8(a)に示す円形チューブ状に限定されず、図8(c)に示す三角形チューブ状、図8(d)に示す矩形チューブ状であってもよく、要求されるバネ特性に応じてこれらの異なる形状の弾性部材41,41を組み合わせてもよい。

0041

また、弾性部材41,41は、図8(b)に示すように、圧縮方向と交差するチューブ径方向でそれぞれ肉部の厚みt1,t2が異なる非対称な端面形状であってもよい。

0042

この図8(b)示す如き弾性部材41,41では、非対称な端面形状にすることによって付勢力が側面12に対し斜め方向に作用するので、付属部品13の配置変更による振動対象部品1の重心位置の変化や設計的制限等により付勢手段4の設置可能な位置が制限される場合等であっても付勢方向のバランスを調節できる。

0043

このように構成された電子機器の振動発生装置Aでは、付勢手段4にチューブ状の弾性部材41,41で構成し、金属製のコイルスプリング等を使用せず、且つ、バネ定数を緩やかにできることから、圧縮方向のスペース、即ち、振動対象部品1と受け部21との間を短くすることができ、装置全体の小型化が可能となる。

0044

また、この振動発生装置Aでは、付勢手段4にチューブ状の弾性部材41,41を用いたことによって、バネ定数及び振動数を緩やかにできるので衝撃吸収性に優れ、例えば、車載用タッチパネルの場合のように外力を受ける場合、当該外力による予期せぬ振動又は衝撃を弾性部材41,41で好適に吸収することができる。

0045

更に、この振動発生装置Aでは、弾性部材41が成形品である長尺チューブを所望の長さで輪切りしたチューブ状であるので安価且つ汎用性に優れ、弾性部材41のチューブ肉厚、端面形状、軸方向長さ、個数等を適宜選択し、それを組み合わせることによってバネ特性(バネ圧、振動数等)及び付勢方向(付勢手段4の設置位置)を容易に調節することができる。

0046

従って、振動発生装置Aでは、振動対象部品1の設置角度θ、付属部品13の配置等による振動対象部品1の重心位置、アクチュエータ3に作用する負荷、振動対象部品の形状、弾性部材が設置可能な位置の設計的制限等の諸条件に対応したバネ特性及び設置位置を容易に実現でき、試作や設計変更への対応が容易となる。

0047

また、この振動発生装置Aでは、弾性部材41をその開口端面を振動対象部品1の表面と平行に向けて配置することにより、振動対象部品1の厚み方向に変形用スペースを設ける必要がなく薄型化を図ることができる。

0048

更に、弾性部材41,41は、絶縁性部材からなるチューブ状であるので、熱処理メッキ処理等の二次加工が不要で錆び等の発生が無く、更には、万が一フレームから外れ基板等へ落下しても、基板上の部品をショートさせることがない。

0049

更にまた、弾性部材41は、絶縁性樹脂製なので、金属材じれによって生じる異音、動作音を排除でき、また、部品保管の際に互いに絡み合うことが無いので、製造時に扱いやすく、変形やそれに伴うバネ特性のばらつきを防止することもできる。

0050

尚、上述の実施例では、ホルダ2を矩形枠状に形成した例について説明したが、ホルダ2の態様は上記実施例に限定されず、一対の受け部が互いに平行配置に備えられたものであってもよく、また、ホルダ2は、電子機器の外装ケース等と一体に形成されたものであってもよい。

0051

尚、上述の実施例では、振動対象部品1がタッチパネル本体である場合を例に説明したが、振動対象部品1はタッチパネル本体に限定されず、例えば、タッチパッドスマートフォン、その他の電子機器を構成する部品であってもよく、また、パネル状以外の形状であってもよい。

0052

A振動発生装置
1振動対象部品
2ホルダ
21,22 受け部
3アクチュエータ
31ベース部材
32可動部材
33形状記憶合金部材
34バネ体
35カバー
36端子金具
4付勢手段
41弾性部材
42 チューブ

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