CN218729866U - 电子打击乐器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电子打击乐器，其包括鼓皮，所述鼓皮包括膜，该膜具有被印刷在表面上或被整合到膜中的铁响应性材料。铁响应性材料可被电磁传感器检测到，从而击打所述膜引起被传感器检测到的振动，该振动可经由声音模块引发原声声音。因此，该鼓皮可用于电子鼓乐系统中，而不需要将异物固定到所述膜的表面。

Description

电子打击乐器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年4月13日提交的标题为“具有用于引发铁响应的印刷层的鼓皮及制造方法(Drumhead With Printed Layer for Initiating Ferrous Response andMethod of Making)”的美国临时专利申请第63/174,206号，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的实施例涉及打击乐器，特别是涉及用于电子打击乐器的具有铁响应性膜的鼓皮。本公开的实施例还涉及形成一种具有这种铁响应性膜的鼓皮或其他电子乐器的方法。在某些实施例中，铁响应性材料可以是印刷在乐器的表面上的墨。
背景技术
标准的原声鼓通常包括鼓皮，鼓皮具有张开在压圈上的击打膜。鼓皮通过与压圈结合的圆柱形边缘被保持在壳上，并通过张力杆固定到壳。可以用各种方式击打原声鼓，以产生不同的原声声音。例如，演奏者可以击打鼓皮、鼓边缘或敲击鼓边缘和鼓皮的组合，每一种都能产生不同的独特声音。还有许多其他的打击乐器，包括钹、摇铃、手鼓、铃铛和编钟等。每种此类乐器在演奏时都会产生其自己的独有声音，无论是通过击打、摇动还是振动。
近年来，为了解决标准乐器的局限性，人们开发了具有宽范围的可用声音的电子打击乐器(通常是鼓或架子鼓)。电子鼓包括产生原声声音的电子或数字声音模块和一个或多个用于触发来自声音模块的声音的电子传感器。这种电子乐器通常包括具有附着的传感器的衬垫或膜，当所述衬垫被击打时，传感器产生电信号，该信号被传递给声音模块以引发可听见的声音或音调的产生。电子鼓一般可以产生代表一系列打击乐器的各种不同音调，例如代表不同类型的鼓、不同类型的鼓击打(即，膜与鼓边缘)以及钹片等。从本质上讲，通过检测鼓的振动并将信号传递给声音模块的传感器操作，软件可用于将电子鼓的击打与几乎任何可听见的声音联系起来，包括非打击乐器甚至非乐器的声音。
原声电子鼓(或架子鼓)或混合鼓包括与鼓上的电子触发器(即通信传感器)联接的常规的原声鼓。这些鼓可以包括鼓皮膜上的固定或可移除的触发器元件，这些触发器元件与附近的传感器元件联接，传感器元件传递膜的运动以触发电子声音。
电子鼓系统的一个实例描述在国际专利申请公开第 WO2016/005729号中。在该出版物中，显示了具有磁性元件48的鼓，该磁性元件48固定到鼓皮膜16的下侧表面。电磁拾音器/转换器(即传感器)被固定在磁性元件下方的鼓上。在使用中，传感器检测鼓皮膜的振动，并向声音模块发送信号以产生可听见的音调。该系统需要将异物(磁性元件)附着在膜的表面。
无论哪种类型的电子鼓，都是通过传感器来检测膜或压圈边缘上的振动，并将电信号传递给声音模块以产生原声声音的。鼓皮可以具有网状膜，或由聚合材料如芳纶、麦拉或聚酯形成的标准膜，所述膜通常具有直接附着到膜演奏表面的电磁转换器/拾音器。电磁拾音器可以包括磁体，磁体具有被导电材料(如铜线)形成的线圈卷绕的材料芯，这在本领域是公知的。
虽然这些电子鼓乐产品在许多方面是有利的，但它们也有明显的缺点。例如，对于原声鼓皮，音乐家们非常不喜欢任何接触演奏表面的独特元件，因为与原本的膜相比，这些元件会对自然的原声(阻尼) 和感觉产生不想要的改变。此外，硬件的反复附着和拆卸会对鼓造成磨损和损坏。另外，已知具有附加硬件的电子鼓乐系统很容易出现“双重触发”现象，即单次击打会导致声音模块产生多个可听见的声音。
因此，克服与需要将异物固定在演奏表面上的已知电子鼓相关的这些缺陷的电子鼓是有益的。制造这种电子鼓、鼓皮或其他乐器的独特方法也是有用的。
实用新型内容
在一个实施例中，鼓皮包括膜和整合在膜内或粘附在膜上的铁响应性材料。
在一个实施例中，铁响应性材料可以是印刷在所述膜的表面上的铁响应性墨。
铁响应性墨可以选自铁质墨、基于碳的铁质纳米墨、非磁性模拟墨、3D印刷压电墨和磁诱导石墨烯3D印刷墨。
所述膜可以是与标准原声鼓膜相同或相似的聚合物膜，其可以由芳纶、麦拉或聚酯形成。
所述膜也可以是与用在音量降低的鼓中的膜相似或相同的多孔材料，例如网。
当整合到具有电磁传感器的电子鼓系统中时，电磁传感器在鼓皮击打时通过铁响应性材料检测鼓膜的振动，并可将信号发送到声音模块，从而声音模块产生原声输出。
在另一个实施例中，形成鼓皮的方法包括以下步骤：提供膜，所述膜限定第一表面和相反的第二表面；然后，将图形印刷在所述膜的第一表面和第二表面中的一个或两者上。所述图形是用铁响应性墨印刷的。
在又一个实施例中，电子鼓乐组件包括鼓皮、电磁传感器元件和声音模块。鼓皮包括整合在膜内的铁响应性材料。电磁传感器元件被设置为与铁响应性材料间隔开，并被配置为感测膜的振动。通信通道将电磁传感器元件与声音模块通信地连接起来。声音模块被配置为响应电磁传感器元件的输入信号而产生原声声音。当膜被击打时，电磁传感器元件感应膜的振动并向声音模块发送信号，从而产生与鼓皮相关的原声声音。
附图说明
图1显示了示例性的现有技术的电子鼓，其具有附着在膜的表面的磁性元件；
图2显示了图1的电子鼓的侧视图；
图3显示了具有本公开的鼓皮的电子鼓的实施例，所述鼓皮具有整合在膜内的铁响应性材料；
图4显示了图3的电子鼓的侧视图；
图5显示本公开的电子鼓的另一个实施例；
图6A-6D显示了应用了不同图形或使用铁响应性墨印刷的示例性膜；并且
图7A-7P显示了在本公开的鼓皮中使用的膜上的其他示例性印刷图案。
具体实施方式
在本文所公开的的益处和改进中，本公开的实施例的其他目标和优点从以下内容中变得清楚，其中相同的标号在附图中代表相同的部分。公开了具有印刷铁响应性层或整合的铁响应性材料的鼓皮的具体实施例和制作方法。然而，应该理解的是，本公开的实施例仅仅是对本实用新型的说明，本实用新型可以以各种形式实现。此外，与本实用新型的各种实施例相关的各个实施例都旨在是说明性的，而不是限制性的。
在整个说明书和权利要求书中，以下术语具有本文明确关联的含义，除非上下文明确规定了其他含义。本文使用的短语“在某些实施例中”不一定是指相同的实施例，尽管可能是。本文所使用的短语“在另一个实施例中”和“在其他一些实施例中”"不一定指不同的实施例，尽管可能是。因此，如以下所述，各种实施例可以在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下被轻易地组合。
此外，如本文所使用的，术语“或”等同于术语“和/或”，除非上下文明确规定了其他情况。术语“基于”不是排他性的，允许基于未描述的额外因素，除非上下文明确规定了其他情况。此外，在整个说明书中，单数指称物的含义包括复数指称物。“在……内”的含义包括“在……内”和“在……上”。
此外，术语“基本”、“基本上”、“相似的”、“相似地”、“类似的”、“类似地”、“约”、“大约”及其任何组合意味着被比较的特征或特性之间的差异小于测量和/或定义的被比较的特征或特性的各自数值/数量级的25％。
图1和图2显示了代表性的现有技术的电子鼓100，其具有被固定在膜112的顶部表面的金属或磁性元件116。在这个特定的实施例中，电磁传感器118被附着到边缘114上。当传感器118检测到来自磁性元件116的膜振动(通常是来自用户击打鼓的膜振动)时，它将信号传递给声音模块120，以引发声音。如上所述，有许多现有技术的电子鼓和架子鼓利用这些一般的元件，其特征在于附着到鼓膜的独特磁性元件，尽管有各种特定构造。
图3至4显示了本实用新型的实施例，本文公开的鼓皮10包括具有铁响应性材料16的膜12，所述铁响应性材料16整合到膜材料中或印刷到膜上，以便与膜融合或与膜成为一体。在一种优选的实施例中，膜12是用铁响应性墨印刷或用包括铁响应性墨的组合物来印刷的。图 3和图4的描绘显示了鼓皮10在压圈上拉伸并整合在鼓中。在此，如果需要的话，鼓皮可以作为原声鼓皮演奏，或者当与电磁传感器18一起使用时，可以作为电子鼓使用，而不需要对鼓皮或膜进行任何改动，也不需要在膜表面附着独特的元件。
图5显示了根据本公开的鼓皮10'的另一实施例。该实施例与图3 至4中描述的鼓皮10基本相似，包括在压圈14上拉伸的膜12，膜12 可以附着到鼓上，所述鼓具有固定在边缘上的电磁传感器18。在该实施例中，膜12包括呈环16'的形状的铁响应性材料。环16'与压圈和膜 12同轴，并优选是用铁响应性墨印刷的。优选地，该环16'被设置为在压圈14内朝向膜12的外边缘。
图7A-7P中显示了另外的环状图案，其描绘了印刷的铁响应性制剂的另外的示例性图案。这些制剂包括一种或多种铁响应性墨，并任选地包括另外的组分，如质地调节剂。可以看出，这些实施例中的印刷图案组合形成基本圆形的形状。同样如图所示，这些图案可以包括独特的间隔开的点或形状，并且可以在相邻的点之间印刷出迹线(即图7A、7C、7E、7G、7I、7K、7M、7O)，或印刷为以大致圆形图案相互间隔开的点(即图7B、7D、7F、7H、7J、7L、7N、7P)。圆形图案已被证明是有利的，因为它们提供了铁响应性材料的均匀分布，从而在使用过程中提供均匀的反馈。
本文用于描述材料和墨的术语“铁响应性”是指在通过磁场时引起像磁墨一样的响应的一类墨，包括墨本身不一定是固有磁性的墨，并且实际上可能不包含铁粒子。适合用于制造本公开的鼓皮的此类铁响应性墨包括但不限于铁质墨、基于碳的铁质纳米墨、非磁性模拟墨 (触发信号响应而不具有磁性的墨)、3D印刷压电墨和磁诱导石墨烯 3D印刷墨。
实施例
众多可用的铁响应性墨和质地调节剂的组合物18被印刷在膜上，如一般显示为参考标号12的膜，印刷为大致圆形图案，如图7A-7P中所示。然后，通过将各个膜拉伸在圆形压圈上，使具有印刷圆形图案的示例性膜形成为鼓皮，其中在膜的顶部上的相应印刷图案与鼓皮基本同轴。如前所述，圆形的印刷图案有利于围绕鼓皮的圆周提供大量拾音位置。当电磁传感器相对于鼓皮设置就位时，击打鼓皮，这导致所印刷的铁响应性墨在磁场中移动，从而产生所需的信号强度，以被传感器拾音。印刷有铁响应性墨的示例性制造的鼓皮提供的触发结果可与商业电子鼓系统相媲美，后者利用了贴附在膜表面的独特磁性元件，如图1和2所示。
重要的是，墨配方、量和/或印刷图案可以被调节或“微调”，以引起不同的所需信号强度，用于不同的拾音系统。示范性的实施例包括：(a)铁响应性墨，(b)黏附促进剂，(c)任选的铁粒子，和(d)任选的质地调节剂。在这样的实施例中，铁粒子可添加到组合物中以引起更强的信号响应。可以理解，在这种实施例中，可调节铁粒子的浓度以达到所需的信号响应强度。类似地，可以添加不同浓度的质地调节剂，以改变墨组合物在膜上的沉积厚度，这也会导致在击打鼓皮时产生不同的信号强度。
表1–实施例
Figure DEST_PATH_GDA0003898183120000071
Figure DEST_PATH_GDA0003898183120000081
·墨:Nazdar NFX56 UV磁性响应墨
·AP：黏附促进剂，Nazdar NB801L
·Fe：铁粒子，铁大西洋设备工程公司(Iron Atlantic Equipment Engineers)的氢还原铁金属粉末
·质地调节剂：Cabosil Nazdar SIPI414 Cabosil PTG
如上所述，墨、黏附促进剂、任选的铁和任选的质地调节剂的示例性组合物上以大致圆形图案印刷在多孔膜。印刷组合物通过暴露于 UV光固化(300瓦的紫外光强度，带运行速度为每分钟64英尺的，产生250毫焦耳的曝光)。优选地，多孔膜的两面都以这种方式暴露于 UV波，以保证印刷组合物的完全固化。固化的印刷膜各自形成为鼓皮，并用可商购的电磁传感器硬件进行测试。表1中的所有实施例在被击打时都引起信号响应。在没有质地调节剂的实施例中，实施例1产生最弱的信号，实施例6产生最强的信号。可以理解，信号强度随着配方中的铁粒子浓度的增加而增加。在测试中发现，具有30重量％的铁粒子的实施例4产生可以通过给定硬件进行最佳检测的优选信号强度。
此外，添加质地调节剂后，固化时鼓皮上的印刷部分更厚。因此，与用不加质地调节剂的相同组分浓度进行印刷的鼓皮相比，击打时产生的信号略强(实施例6和7相比于实施例4)。组合物中更大浓度的质地调节剂产生更厚的固化的印刷材料，从而增加示例性鼓皮被击打时产生的信号强度(实施例7产生的信号强度比实施例6强)。本领域技术人员很容易理解，优选的信号强度可以根据设置和所使用的硬件而变化。上述实施例1-8显示了所公开的创新性印刷技术和所印刷的鼓皮的有效性和可调节性。
本领域的技术人员很容易理解，本实用新型的方法和鼓皮并不限于实施例中的具体组分。相反，实施例1-8只是预示了所公开的铁响应性印刷鼓皮和制造方法的有效性。这些技术也适用于其他乐器，或乐器的可以被击打以引起可检测振动的部分，例如钹或鼓皮以外的鼓部分。
本公开的鼓皮10和制造方法的另外一个优点是，膜可以用这种墨印刷，以在膜表面形成所需的图形或文字。例如，鼓皮膜的表面可以用铁响应性墨印刷，以形成公司的标志，或其他商标或独有图形，就像行业中通常用非铁响应性墨实现的那样。这样最终得到的鼓皮看起来与现有的原声鼓皮相同或基本相同，并且在原声演奏时听起来像标准的鼓皮，这种鼓皮可以任选地用于电子鼓系统中，但由于铁响应性材料的存在而不需要将任何物体附着在膜上。
此外，正如参考图6A-6D和图7A-7P所建议的，几乎无穷无尽的各种图形、图案和/或文字可以应用于膜12。通过这种方式，可选择所产生的鼓皮的外观，以使其与公司产品组合中的其他鼓皮没有实质性区别。当不与用于电子用途的电磁传感器18配对时，所产生的鼓皮声音听起来与现有的“常规”原声完全相同。
在一个实施例中，铁响应性印刷层16的形状、大小、厚度和密度可以被专门调节，以调节击打膜时产生的信号强度。可以对相关的电子鼓乐系统进行编程，以使电磁传感器18根据铁响应性材料16的不同特性，产生不同的信号给通信单元或声音模块20。通过这种方式，可以提供各种类型的鼓或其他乐器，其中每一种类型都印刷有独特的图形或图案和/或具有与特定鼓类型相关的独特密度的印刷材料。由此可见，电子鼓乐系统(传感器、软件和声音模块)可以将特定的密度或图形与独特的声音联系起来。
用铁响应性墨印刷的图形可以用常规技术施加到膜上，例如染料升华、丝网印刷或喷墨印刷技术。另外，如上所述，本实用新型的鼓皮可以并入标准的原声鼓，如图3和图4所示，并任选地像原声鼓一样演奏。另外，鼓皮可以用本领域已知的方式进行处理，以调节原声性能，包括施加涂层、其他印刷层(独立于铁响应性材料的印刷层) 和/或加热处理。
在其他实施例中，具有印刷或整合铁质材料的鼓皮可以由多孔织物层材料(例如网)形成，而不是由聚合薄膜材料(例如如芳纶、麦拉、聚酯等)形成。多孔层可由单丝或复丝材料以机织(wove)、加捻、打结、针织和/或编织(braide)构型形成，以形成多孔网状织物。另外，多孔层在纤维的特定取向方面不受限制。实施例可包括多层多孔材料和/或薄膜，或者可以包括作为两种或更多种不同的单独材料或纤维之间的复合体形成的整体层。形成网层的示例性材料包括
Figure DEST_PATH_GDA0003898183120000101
品牌和相关的芳纶合成纤维和PEEK。在这样的实施例中，鼓皮可被整合到练习垫或音量降低的鼓中，并且当与可操作的传感器结合时，其具有作为电子鼓的可选功能性。
另外，本实用新型的鼓皮10可用在电子鼓乐系统中，其具有设置在膜的铁响应性部分16附近的各种不同的传感器或拾音元件，以便能够感测到振动。也就是说，其中传感器18附连到鼓的边缘的所描绘实施例是非限制性的。
此外，本文描述的用于形成本实用新型鼓皮的技术可以用于其他乐器或用于鼓的部分，以提供另外的电子乐器。例如，存在其中结合有铁质材料或具有铁响应性墨层的响弦。例如，铁响应性墨可结合到鼓的边缘、鼓皮的压圈、鼓的壳和钹片中。因此，如本文所述，当与电磁传感器和电子发声设备一起使用时，这些另外的乐器在击打时引起了类似的响应。
虽然出于说明的目的已经提出了优选的实施例，但上述描述不应视为对本实用新型的限制。因此，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和权利要求的范围的情况下，可以进行各种修改、调整和替代。

Claims (17)

1.一种电子打击乐器，其特征在于，所述电子打击乐器包含：
限定表面的元件；和
铁响应性材料层，所述铁响应性材料层被设置在所述表面上。
2.根据权利要求1所述的电子打击乐器，其特征在于，所述元件是鼓皮膜、鼓皮压圈、鼓边缘、鼓壳、响弦和钹层中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的电子打击乐器，其特征在于，所述铁响应性材料是印刷在所述表面上的铁响应性墨。
4.根据权利要求1所述的电子打击乐器，其特征在于，所述乐器是鼓皮，所述鼓皮包含限定表面的膜，并且所述铁响应性材料被印刷在膜的表面上。
5.根据权利要求3所述的电子打击乐器，其特征在于，所述铁响应性墨是铁质墨、基于碳的铁质纳米墨、非磁性模拟墨或3D印刷压电墨。
6.根据权利要求5所述的电子打击乐器，其特征在于，所述铁响应性墨以独特的图形或文字显示印刷在所述膜表面上。
7.根据权利要求4所述的电子打击乐器，其特征在于，所述膜的材料是聚酯、芳纶或麦拉。
8.根据权利要求4所述的电子打击乐器，其特征在于，所述膜由多孔网状材料形成。
9.根据权利要求4所述的电子打击乐器，其特征在于，所述铁响应性材料围绕所述鼓皮印刷，并以与所述鼓皮同轴的基本圆形形状间隔开。
10.一种电子打击乐器，包含
具有膜的鼓皮，所述膜具有整合到所述膜中的铁响应性材料；
电磁传感器元件，所述电磁传感器元件被设置为与所述铁响应性材料间隔开，并被配置用以感测所述膜的振动；和
通信通道，所述通信通道将所述电磁传感器元件与声音模块通信地连接，所述声音模块被配置用以响应所述电磁传感器元件的输入信号而产生原声声音，
其特征在于，
当击打所述膜时，所述电磁传感器元件感测所述膜的运动并向所述声音模块发送信号，从而产生与所述鼓皮相关的原声声音。
11.根据权利要求10所述的电子打击乐器，其特征在于，在印刷到所述膜上的墨中存在所述铁响应性材料。
12.根据权利要求11所述的电子打击乐器，其特征在于，所述墨是铁质墨、基于碳的铁质纳米墨、非磁性模拟墨、3D印刷压电墨或磁诱导石墨烯3D印刷墨。
13.根据权利要求12所述的电子打击乐器，其特征在于，所述墨以独特的图形或可读的文字显示印刷在所述膜上。
14.根据权利要求10所述的电子打击乐器，其特征在于，所述膜适合用于原声鼓，而不与电磁传感器或声音模块相互作用。
15.根据权利要求14所述的电子打击乐器，其特征在于，所述膜的材料是聚酯、芳纶、或麦拉。
16.根据权利要求10所述的电子打击乐器，其特征在于，所述膜由多孔网状材料形成。
17.根据权利要求10所述的电子打击乐器，其特征在于，所述传感器元件被以可移除方式固定到所述鼓皮的外部。
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