JP2000276162A

JP2000276162A - 電子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力センサ

Info

Publication number: JP2000276162A
Application number: JP11082115A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Osuga; 一郎大須賀
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: JP3651568B2

Abstract

(57)【要約】【課題】センサ部材の側端部と、ケースの側壁内面と
の接触状態を最適化することにより、動作の安定した電
子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力センサを提供す
る。【解決手段】本発明に係る圧力センサ１は、押鍵によ
り鍵と連動する部分から押圧力を受けたときに、該押圧
力に応じたセンサ出力を呈するセンサ部材１３と、該セ
ンサ部材を収容するケース１４とを備え、センサ部材１
３の側端部とケース１４の側壁内面との接触箇所が間隔
を隔てて点在するように、センサ部材１３及びケース１
４が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ピアノ、エレ
クトーン等の電子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】鍵盤装置を備えた楽器は、押鍵により発
音及びその持続を制御するものが一般的であるが、さら
に、押鍵時や押鍵持続状態で鍵に加える圧力を変化させ
ることにより、音の立ち上がり時や持続状態における音
の強弱を変化させたり、ビブラート効果、トレモロ効果
等を発生させ変化させたりする制御機能、すなわち、ア
フタータッチコントロール機能を備えたものがある。

【０００３】そのようなアフタータッチコントロール機
能を実現するために、押鍵圧を感知するアフタータッチ
コントロール用圧力センサが鍵盤装置に設けられてい
る。

【０００４】図９は、従来の圧力センサの一例を示す縦
断面図である。図９に示すように、従来の圧力センサ２
は、センサ本体２０と、これを収容するケース２４と、
センサ本体２０の上面に固定されケース外へ突出する緩
衝部材２５とを備えている。センサ本体２０は、ケース
２４の底壁に載置された帯状の下部センサ部材２１と、
下部センサ部材２１上に長手方向に沿って固定されたス
ペーサ２２と、スペーサ２２の頂部間に掛け渡され固定
された帯状の上部センサ部材２３とを備えている。上部
センサ部材２３は、その両端部がケース２４の側壁内面
に当接するような幅を有し、センサ本体２０の横ぶれを
防止している。ケース２４は、上面に開口部２４１を有
し、該開口部の両側に位置する上壁２４２と底壁とでセ
ンサ本体２０を挟持している。ケース２４の上壁２４２
は、開口部２４１側の端部が下方に突出しており、該突
出部２４３とスペーサ２２とで上部センサ部材２３を支
持している。緩衝部材２５は、開口部２４１からケース
２４の上方へ突出しており、鍵と連動する部材の打撃を
緩衝しつつセンサ本体２０に押鍵圧を伝える。圧力セン
サ２は、複数の鍵に対して１つの圧力センサを対応させ
て使用するよう或る長さをもって構成されるのが一般的
である。

【０００５】センサ本体２０には、種々の形態のものが
存する。最も一般的なものは、下部センサ部材２１が電
気的良導体からなる電極基板であり、上部センサ部材２
３が抵抗値をもった導電ゴムからなる弾性導電体であ
り、両者を絶縁性スペーサ２２で離間させたものであ
る。押鍵した際、鍵と連動する部材（図示せず）によっ
て緩衝部材２５が図９の下方に押圧される。

【０００６】図１０は、図９に示す緩衝部材２５が下方
に押圧された状態を示す。図１０に示すように、上部セ
ンサ部材２３は、この押圧力を受けたときに緩衝部材２
５と共に変形し、下面が下部センサ部材２１に接触す
る。したがって、緩衝部材２５に付加される押圧力の大
小により、下部センサ部材２１との接触面積が増減し、
両者間の導電性が変化する。これにより、アフタータッ
チコントロールのための電流、電圧等の制御が可能とな
る。

【０００７】他の一般的な形態のセンサ本体は、下部セ
ンサ部材２１が、相互に離間して長手方向に延びる２本
の細長い電極を上面に備え、上部センサ部材２３が、感
圧導電ゴムやチタン酸バリウム等のように圧力に応じて
導電性を変化させる材料からなる感圧部材を下面に備え
たものである。これは、緩衝部材を経て押鍵圧が加えら
れると、上部センサ部材２３が変形して下部センサ部材
の電極に接し、押鍵圧に応じて上部センサ部材２３の導
電性が変化するので、下部センサ部材２１の電極間に流
れる電流が変化するというものである。

【０００８】さらに、帯状の２枚の金属プレートを絶縁
性スペーサで離間させ、その間に電圧を印加し、金属プ
レート間の静電容量を検出するタイプのものがある。こ
れは、押鍵に伴う押圧力を受けた金属プレートが相互に
接近して静電容量を変化させることを利用して、押圧力
に応じたセンサ出力を得るものである。

【０００９】また、絶縁性プレートと金属プレートとを
スペーサで離間させて配置し、絶縁性プレートの面には
渦巻き型コイルを印刷して電流を流し、金属プレートに
渦電流を発生させ、その渦電流に起因して生じる渦巻き
コイルの電流損失を検出するタイプのものがある。これ
は、押鍵に伴う押圧力を受けたプレートが相互に接近
し、金属プレートの誘導渦電流とそれに伴うコイルの電
流損失を増大させることを利用して、押圧力に応じたセ
ンサ出力を得るものである。

【００１０】さらには、図１１に示すように、センサ本
体３０が、厚みのある感圧導電ゴム３３と、感圧導電ゴ
ム３３の下面に配置され相互に離間して長手方向に延び
る２本の細長い電極３１とからなるものもある。これ
は、緩衝部材３５を経て押鍵圧が加えられると、図１２
に示すように感圧導電ゴム３３が変形して導電性が変化
するので、電極３１間に流れる電流が変化するというも
のである。

【００１１】この他にも、アフタータッチコントロール
のための電流、電圧等の制御を可能にするために、押鍵
に伴う押圧力に応じたセンサ出力を呈する種々の形態の
センサがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の従来の圧力センサには、センサ本体の端部とケースの
側壁内面との接触箇所の分布が不規則であることに起因
する問題があった。

【００１３】例えば、図１０に示す従来の圧力センサ２
では、上部センサ部材２３が押圧されて変形する際に、
ケース２４の突出部２４３及びスペーサ２２の間を支点
として、上部センサ部材２３の両側端部２３１が跳ね上
がり、ケース２４の側壁内面に対して図の上方向に摩擦
を伴って摺動することになる。また、図１２に示す従来
の圧力センサ３では、感圧導電ゴム３３が押圧されて変
形する際に、感圧導電ゴム３３の両端部が、ケース３４
の側壁内面に対して図の下方向に摺動することになる。

【００１４】図１３は、図９のＺ−Ｚ線に沿った横断面
図である。図１３に示すように、従来の圧力センサ２で
は、上部センサ部材２３とケース２４の側壁内面との接
触箇所（図中、×で示す）は、両者の不可避的な寸法の
バラツキにより、全体に亘って均一になっていない。し
たがって、上部センサ部材２３の変形の際に生じる摺動
摩擦が場所により異なり、この不均一性がセンサ部材の
動作に影響し、センサ出力特性の乱れをもたらすことに
なる。このような、センサ部材側端部が押圧時にケース
との間で不均一な摺動摩擦を生じること、及びこれに伴
う問題は、前述の金属プレートや絶縁プレートを用いた
センサや図１１に示す感圧導電ゴム３３を用いたタイプ
の圧力センサについても同様に生じる。

【００１５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るべくなされたもので、センサ部材の側端部と、ケース
の側壁内面との接触状態を最適化することにより、動作
の安定した電子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力セ
ンサを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、押
鍵により鍵と連動する部分から押圧力を受けたときに、
該押圧力に応じたセンサ出力を呈するセンサ部材と、該
センサ部材を収容するケースとを備えた電子鍵盤楽器の
タッチコントロール用圧力センサであって、前記センサ
部材の側端部と前記ケースの側壁内面との接触箇所が間
隔を隔てて点在するように、前記センサ部材及び前記ケ
ースが形成されていることを特徴とする圧力センサによ
り達成される。

【００１７】好ましくは、前記接触箇所は、前記鍵と連
動する部分の各々が前記センサ部材に当接する当接領域
から、一定距離以上離れた位置に存する。

【００１８】好ましくは、前記接触箇所は、点状の接触
とされる。

【００１９】さらに好ましくは、前記接触箇所は、隣り
合う前記当接領域の中心間の略中央に位置する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１
の実施形態に係る圧力センサ１の斜視図である。図１に
示すように、本実施形態の圧力センサ１は、センサ本体
１０と、これを収容するケース１４と、センサ本体１０
の上面に固定されケース外へ突出する緩衝部材１５とを
備えている。センサ本体１０は、帯状の下部センサ部材
１１と、下部センサ部材１１上に長手方向に沿って内側
に固定されたスペーサ１２と、スペーサ１２の頂部間に
掛け渡され固定された帯状の上部センサ部材１３とを備
えている。上部センサ部材１３は、その両端部がケース
１４の側壁内面に当接するような幅を有し、センサ幅方
向への横ぶれが防止されている。ケース１４は、上面に
開口部１４１を有し、該開口部の両側に位置する上壁１
４２と底壁とでセンサ本体１０を挟持している。ケース
２４の上壁１４２は、開口部１４１側の端部が下方に突
出しており、該突出部１４３とスペーサ１２とで上部セ
ンサ部材１３を支持している。緩衝部材１５は、開口部
１４１からケース１４の上方へ突出しており、鍵と連動
する部分の打撃を緩衝しつつセンサ本体１０に押鍵圧を
伝える。圧力センサ１は、複数の鍵に対して１つの圧力
センサを対応させて使用するよう或る長さをもって構成
されている。「鍵と連動する部分」には、（１）鍵自
体、（２）鍵から圧力センサ側へ延び、且つ鍵と一体と
なったもの、及び（３）鍵とは別個の部材であって、鍵
の動きを伝達されて作動する部分の全てが含まれる。

【００２１】本実施形態では、センサ本体１０は、下部
センサ部材１１及び上部センサ部材１３を備え両者の接
触圧によりこれらの部材の導電性を変化させるものとさ
れている。上部センサ部材１３は、ポリエステルフィル
ムの下面に圧力で導電性を変化させる導電インク層１３
１を形成し、該層の縁部にセンサ長手方向に沿って導線
Ｌ１を接合したものとされている。また、下部センサ部
材１１は、ポリエステルフィルムの上面に金属層１１１
を蒸着したものである。上部センサ部材１３の導線Ｌ１
及び下部センサ部材１１の金属層１１１には、出力音制
御部への接続線Ｌ２、Ｌ３が接合されている。

【００２２】緩衝部材１５は、上端に付加された押圧力
を緩衝して下端に伝え得る種々の材料から形成すること
が可能であり、本実施形態の緩衝部材１５は、フェルト
から形成されている。

【００２３】図２は、図１に示す上部センサ部材１３の
Ｚ−Ｚ線に沿う水平断面図である。図２に示すように、
上部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面
との接触箇所（図中、×で示す）が所定の間隔を隔てて
点在するように、本実施形態の上部センサ部材１３は、
所定の位置で狭幅に形成されている。接触箇所は、上部
センサ部材１３をケース１４内に保持し得るように決め
られる。通常は、８８鍵の鍵盤装置の場合には４箇所以
上とするのが望ましい。また、黒鍵等、弾かれる頻度の
少ない鍵の位置に対応する箇所とするのが好ましい。こ
のように、接触箇所が所定の間隔を隔てて点在するよう
に形成すれば、接触箇所が低減し、上部センサ部材１３
とケース１４との摺動摩擦の影響を低減することができ
るので、圧力センサ１の動作を安定させることができ
る。なお、本実施形態では、上部センサ部材１３が所定
の位置で狭幅に形成されているが、これとは逆に、ケー
ス１４の側壁を所定の位置で内側に突出するように形成
することにより、接触箇所を点在させることにしてもよ
い。

【００２４】なお、上記説明における上下方向は、図面
上の上下方向を意味する。すなわち、圧力センサ１は、
その取付け位置に応じて、緩衝部材１５が上方から押圧
される場合も、下方から押圧される場合もあり得るた
め、図面上の上下方向が、圧力センサ１の使用時におけ
る上下方向に一致するとは限らない。この点は、以下に
説明する全ての実施形態について、同様である。

【００２５】次に、本発明の第２の実施形態に係る圧力
センサについて説明する。図３は、本発明の第２の実施
形態に係る圧力センサ１の上部センサ部材１３を横切る
水平面に沿う断面図である。本実施形態に係る圧力セン
サ１において、図３に示す上部センサ部材１３及びケー
ス１４以外の部分は、第１の実施形態に係る圧力センサ
と同様に形成されている。

【００２６】図３に示すように、本実施形態における上
部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面と
の接触箇所（図中、×で示す）は、鍵と連動する部分の
各々（図示せず）が上部センサ部材１３に当接する当接
領域Ｓから一定距離以上離れた位置に存する。上部セン
サ部材１３が、例えば粘弾性体等から形成されている場
合には、一定距離以上離れた位置で、摺動摩擦による影
響が無視できるレベルになる。したがって、本実施形態
のように、当接領域Ｓから一定距離（図中、点線で示す
領域）以上離れた位置に接触箇所を設けるようにすれ
ば、当該接触箇所における摺動摩擦の影響が当接領域Ｓ
に及び難く、影響が及ぶ場合も各当接領域Ｓにおける摺
動摩擦の影響が均等となるため、圧力センサ１の動作を
安定させることができる。なお、本実施形態では、上部
センサ部材１３が所定の位置で狭幅に形成されている
が、これとは逆に、ケース１４の側壁を所定の位置で内
側に突出するように形成することにより、接触箇所を限
定することにしてもよい。

【００２７】次に、本発明の第３の実施形態に係る圧力
センサについて説明する。図４は、本発明の第３の実施
形態に係る圧力センサ１の上部センサ部材１３を横切る
水平面に沿う断面図である。本実施形態に係る圧力セン
サ１において、図４に示す上部センサ部材１３及びケー
ス１４以外の部分は、第１の実施形態に係る圧力センサ
と同様に形成されている。

【００２８】図４に示すように、本実施形態における上
部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面と
の接触箇所（図中、×で示す）は、点状の接触とされて
いる。図５は、本実施形態の接触状態（ａ）と、複数の
接触点を有する接触状態（ｂ）とを比較した説明図であ
る。図５（ｂ）の状態では、上部センサ部材１３がケー
ス１４の側壁内面に当接している領域の正確な把握が困
難であり、その接触力の分散度合いも把握し難い。した
がって、当接していると思われる領域に実際上２点以上
の接触点があると、図に示す接触面に垂直な軸線回りの
回転方向が不均一に拘束される等、摺動摩擦による影響
にバラツキが生じることになる。これに対し、図５
（ａ）のような点状の接触状態では、接触領域、即ち拘
束箇所が単一であるため、前述のような問題が生じな
い。すなわち、本実施形態の圧力センサにおいては、接
触による影響が単一の接触点付近に限定され、摺動摩擦
による影響のバラツキが低減される。なお、本実施形態
では、上部センサ部材１３が所定の位置でケース１４に
点状に接触するように突出して形成されているが、これ
とは逆に、ケース１４の側壁が所定の位置で内側に突出
するように形成することにより、接触箇所を点状の接触
とするようにしてもよい。

【００２９】次に、本発明の第４の実施形態に係る圧力
センサについて説明する。図６は、本発明の第４の実施
形態に係る圧力センサ１の上部センサ部材１３を横切る
水平面に沿う断面図である。本実施形態に係る圧力セン
サ１において、図６に示す上部センサ部材１３及びケー
ス１４以外の部分は、第１の実施形態に係る圧力センサ
と同様に形成されている。

【００３０】図６に示すように、本実施形態における上
部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面と
の接触箇所（図中、×で示す）は、隣り合う当接領域の
中心点Ｓ₀の略中間に位置する。ここで、「当接領域」
とは、第２の実施形態と同様に、鍵と連動する部分の各
々（図示せず）が上部センサ部材１３に当接する領域を
意味する。第２の実施形態において、上部センサ部材１
３を形成する素材や形状等により、図３の点線で示す領
域が重なってしまう場合がある。このような場合、本実
施形態のように、接触箇所を隣り合う当接領域の中心点
Ｓ₀の略中間に形成すれば、摺動摩擦の影響を最も均等
にすることが可能である。なお、本実施形態では、上部
センサ部材１３が所定の位置で外側に突出して形成され
ているが、これとは逆に、ケース１４の側壁が所定の位
置で内側に突出するように形成してもよい。

【００３１】以上に述べた第１〜第４の実施形態は、す
べて上部センサ部材１３と下部センサ部材１１がスペー
サ１２で離間された形態として説明したが、本発明はこ
れに限らず、厚みのある感圧導電ゴムをセンサ部材とし
て用いたセンサ等、種々のセンサに適用することができ
る。この場合、感圧導電ゴム等のセンサ部材は、平面視
において第１〜第４の実施形態における上部センサ部材
１３と同様の形状が付与されることになる。このような
センサ部材は、限定された接触箇所で全厚さに亘ってケ
ースと接触する形態とするのが製造上容易であるが、セ
ンサ部材をケース内に保持するのに必要な最小限の厚さ
とする等、接触箇所の厚さを小さくする方が、センサ部
材の拘束が小さく、動作のバラツキも小さい安定したも
のとなる。

【００３２】最後に、前述した摺動摩擦の影響を除去す
ることができる本発明の第５の実施形態について説明す
る。図７は、本発明の第５の実施形態に係る圧力センサ
１の上部センサ部材１３を横切る水平面に沿う断面図で
ある。図８は、図７のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
本実施形態における圧力センサ１において、図７に示す
スペーサ１２、上部センサ部材１３及びケース１４以外
の部分は、第１の実施形態に係る圧力センサと同様に形
成されている。

【００３３】図７に示すように、本実施形態の圧力セン
サ１は、上部センサ部材１３の両側端部とケース１４の
側壁内面との接触箇所（図中、×で示す）が点状であ
り、且つ、該接触箇所の直下近傍の位置に限ってスペー
サ１２が存在する。すなわち、上部センサ部材１３は、
ケース側壁との点状の接触位置においてケースの上壁１
４２とスペーサ１２とで挟持されている。このように、
上部センサ部材１３は、ケース１４との接触箇所の直下
近傍で下方からスペーサ１２に支持されているので、押
圧力が作用して中央部が撓んだときも両端部がスペーサ
を支点として跳ね上がるということがほとんどない。す
なわち、本実施形態においては、上部センサ部材１３
は、ケース１４に対し、跳ね上がりによる上下方向への
移動が抑制されており、センサ出力に対する摺動摩擦の
影響が極めて小さくされており、圧力センサ１の動作を
より安定させることができる。

【００３４】なお、以上に示した実施形態では、センサ
本体に緩衝部材が接合されているが、緩衝部材を、鍵と
連動してセンサ本体に作用する動作部材に設けること、
或いは直接に動作部材がセンサ本体に接するようにする
こともでき、これらの場合は、センサ本体に緩衝部材は
接合されない。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係る圧
力センサは、センサ部材の側端部とケースの側壁内面と
の接触箇所が間隔を隔てて点在するように、前記センサ
部材及び前記ケースが形成されているため、接触箇所が
低減し、押鍵時の前記接触箇所における摺動摩擦の影響
を低減することができるので、圧力センサの動作を安定
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧力セ
ンサの斜視図である。

【図２】図２は、図１に示す上部センサ部材を横切る水
平面に沿う断面図である。

【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る圧力セ
ンサの上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図であ
る。

【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る圧力セ
ンサの上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図であ
る。

【図５】図５は、第３の実施形態の接触状態（ａ）と、
複数の接触点を有する接触状態（ｂ）とを比較した説明
図である。

【図６】図６は、本発明の第４の実施形態に係る圧力セ
ンサの上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図であ
る。

【図７】図７は、本発明の第５の実施形態に係る圧力セ
ンサの上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図であ
る。

【図８】図８は、図７のＡ−Ａ線に沿う縦断面図であ
る。

【図９】図９は、従来の圧力センサの一例を示す縦断面
図である。

【図１０】図１０は、図９に示す緩衝部材が下方に押圧
された状態を示す。

【図１１】図１１は、従来の圧力センサの他の例を示す
縦断面図である。

【図１２】図１２は、図１１に示す緩衝部材が下方に押
圧された状態を示す。

【図１３】図１３は、図９のＺ−Ｚ線に沿う断面図であ
る。

【符号の説明】

１圧力センサ１０センサ本体１１下部センサ部材１２スペーサ１３上部センサ部材１４ケース１５緩衝部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押鍵により鍵と連動する部分から押圧力
を受けたときに、該押圧力に応じたセンサ出力を呈する
センサ部材と、該センサ部材を収容するケースとを備え
た電子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力センサであ
って、前記センサ部材の側端部と前記ケースの側壁内面との接
触箇所が間隔を隔てて点在するように、前記センサ部材
及び前記ケースが形成されていることを特徴とする圧力
センサ。
【請求項２】前記接触箇所は、前記鍵と連動する部分
の各々が前記センサ部材に当接する当接領域から、一定
距離以上離れた位置に存することを特徴とする請求項１
に記載の圧力センサ。
【請求項３】前記接触箇所は、点状の接触であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項４】前記接触箇所は、隣り合う前記当接領域
の中心間の略中央に位置することを特徴とする請求項１
から３のいずれかに記載の圧力センサ。