JP2007263992A - 鍵駆動装置及び鍵盤楽器 - Google Patents

Abstract

【課題】フレームに対して揺動可能に支持された鍵盤楽器の鍵を駆動する鍵駆動装置において、小型化や軽量化を図ることができると共に省電力で鍵を駆動することができるようにする。
【解決手段】鍵７が付勢手段２３によってフレームに対してＡ方向に付勢され、負に帯電可能な板状部材を備える第１の電極１７がフレームに固定され、正に帯電可能な板状部材を備える第２の電極１９が鍵７の揺動に連動して移動するように設けられ、これら２つの電極１７，１９の板状部材の表面が相互に間隙を介して対向可能に配置され、第２の電極１９の移動方向が板状部材の表面に沿う方向とされ、電圧印加手段３３により２つの電極１７，１９間に電圧を印加して、２つの電極１７，１９間に作用する静電引力に基づいて鍵７をＢ方向に揺動させることを特徴とする鍵駆動装置１を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、鍵駆動装置及び鍵盤楽器に関する。

従来の電子キーボードやアコースティックピアノ等の鍵盤楽器には、各鍵を個々に駆動する鍵駆動装置を設けたものがある（例えば、特許文献１，２参照。）。この種の鍵盤楽器では、楽曲を構成する一連の楽音に対応する演奏情報に応じて鍵駆動装置により各鍵を駆動できるようになっている。
従来の鍵駆動装置では、特許文献１のようにソレノイドを用いたものや、特許文献２のようにステッピングモータとギア機構とを組み合わせたものをアクチュエータとして使用している。したがって、上記演奏情報に応じてソレノイドやステッピングモータ等に駆動電圧や駆動信号を供給することで、各鍵が駆動されることになる。
特開昭５９−３７５９４号公報 特開２００４−２９４７６９号公報

しかしながら、上記従来の鍵駆動装置では、ソレノイドやステッピングモータとギア機構とを組み合わせたものをアクチュエータとして用いているため、鍵駆動装置自体が大型化すると共に重量が重くなるという不具合が生じる。この不具合は、特に携行性が重要視される電子キーボードに適用することができないという問題がある。
また、上記従来の鍵駆動装置では、ソレノイドやステッピングモータとギア機構とを組み合わせたものをアクチュエータとして用いているため、大きな消費電力が必要になるという不具合を生じる。この不具合は、特に電池仕様の電子キーボードに適用することが困難になるという問題がある。
なお、ソレノイドを使用する場合にはソレノイドの温度が上昇するため、鍵を駆動するための回路の配線を傷めたり、楽器を構成するプラスチック部品を変形させる虞もある。

本発明は、上記事情を鑑み、小型化や軽量化を図ることができると共に省電力で鍵を駆動することができる鍵駆動装置、及び、これを備える鍵盤楽器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、前記鍵が、付勢手段によって前記フレームに対して前記鍵の揺動方向の一方に付勢され、正負の一方に帯電可能な板状部材を備える第１の電極が、前記フレームに固定され、正負の他方に帯電可能な板状部材を備える第２の電極が、前記鍵の揺動に連動して移動するように設けられ、これら２つの電極の前記板状部材の表面が、相互に間隙を介して対向可能に配置され、前記第２の電極の移動方向が、前記板状部材の表面に沿う方向とされ、電圧印加手段により前記２つの電極間に電圧を印加して、前記２つの電極間に作用する静電引力に基づいて前記鍵を他方の揺動方向に揺動させることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鍵駆動装置において、前記第１の電極及び前記第２の電極が、相互に噛み合わせ可能となるように、それぞれ複数の前記板状部材をその厚さ方向に配列して櫛歯状に構成されることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。

これらの発明に係る鍵駆動装置によれば、２つの電極間に電圧が印加されていない状態においては、鍵が付勢手段によって付勢された初期位置に配されている。この状態において電圧印加手段により２つの電極間に電圧を印加した際には、第２の電極の板状部材が、静電引力に基づいて第１の電極の板状部材との間隙を保持しながら移動して、２つの板状部材の相互に対向する表面面積が大きくなるように第１の電極の板状部材に近づく。すなわち、第１の電極に対する第２の電極のポテンシャルエネルギーが小さくなるように第２の電極が移動し、この第２の電極の移動によって鍵が付勢手段の付勢力に抗って他方の揺動方向に揺動することになる。
なお、２つの電極間への電圧印加を止めた際には、鍵が付勢手段の付勢力により一方の揺動方向に揺動し、上記初期位置において停止することになる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の鍵駆動装置において、前記鍵の揺動に連動して前記フレームに対して支点を中心に揺動する棒状部材が設けられ、前記付勢手段が、前記棒状部材と、該棒状部材の端部に固定されて自重により前記鍵を前記一方の揺動方向に付勢する前記第２の電極により構成されることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。

この発明に係る鍵駆動装置によれば、付勢手段が、棒状部材とこれに固定される第２の電極とにより構成されるため、重力による第２の電極の移動に基づいて棒状部材が揺動することで、鍵が一方の揺動方向に付勢されることになる。すなわち、棒状部材に固定される第２の電極が錘としての役割を果たすことになる。
また、第２の電極を棒状部材の端部に設けることで、第２の電極の重量を大きくしなくても、棒状部材を介して鍵を一方の揺動方向に揺動させる付勢力を十分に得ることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置において、前記鍵の一方の揺動方向への揺動を規制する第１の規制手段、及び、前記鍵の他方の揺動方向への揺動を規制する第２の規制手段が設けられると共に、これら２つの規制手段により前記鍵の揺動範囲が規定され、前記２つの電極間に電圧が印加された状態において、前記鍵が前記揺動範囲の途中に位置するように、前記付勢手段の付勢力と前記静電引力とを均衡させることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。

この発明に係る鍵駆動装置によれば、２つの電極間に作用する静電引力に基づいて第１の規制手段により規制される上記揺動範囲の一端から揺動範囲の途中まで鍵を駆動する場合には、上記揺動範囲の一端から第２の規制手段により規制される規制範囲の他端まで鍵を駆動する場合と比較して、２つの電極間に印加する電圧の大きさを小さくして静電引力を小さくすればよい。
また、鍵が揺動範囲の途中に配置された状態においては、手指により鍵を押すことで揺動範囲の他端まで鍵を揺動させることができる。したがって、この発明に係る鍵駆動装置を複数の鍵を並べて配置した鍵盤楽器に搭載した場合には、静電引力により所定の鍵を揺動範囲の途中まで揺動させる動きで、手指で押すべき鍵を鍵盤楽器の演奏者に報知することが可能となる。すなわち、手指で押すべき鍵を演奏者に報知するガイド機能として鍵駆動装置を役立たせることができる。

請求項５に係る発明は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて配置した鍵盤楽器であって、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鍵駆動装置と、自動演奏用の楽曲データを発生する演奏情報発生装置と、前記楽曲データに基づいて選択された前記鍵に対応する前記２つの電極間への電圧印加状態を切り換える信号を前記電圧印加手段に出力する鍵駆動制御装置とを備えることを特徴とする鍵盤楽器を提案している。

この発明に係る鍵盤楽器によれば、楽曲データに対応づけて鍵盤楽器の各鍵を揺動させることができる。したがって、各鍵の動きにより手指で押さえるべき鍵を鍵盤楽器の演奏者に報知することができるため、楽曲データに応じた各鍵の動きを手指で直接感じ取ることが可能となる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の鍵盤楽器において、前記楽曲データに基づいて前記鍵の駆動に同期するように楽音を発生する発音手段を備えることを特徴とする鍵盤楽器を提案している。

請求項１及び請求項２に係る発明によれば、２つの電極間の静電引力を利用して鍵を駆動する構成となっているため、鍵を駆動するための消費電力を小さくすることができると共に、鍵駆動装置を備える鍵盤楽器の小型化や軽量化を容易に図ることができる。
また、静電引力を利用して鍵を駆動しているため、鍵の駆動に際して鍵駆動装置の発熱を抑えることができる。したがって、高熱によって鍵を駆動するための回路の配線が痛んだり、鍵盤楽器を構成するプラスチック部品が変形したりすることを容易に防止できる。

請求項３に係る発明によれば、第２の電極に錘としての役割を持たせることで、鍵駆動装置の構成部品点数を削減してその製造コストの削減を図ることができる。
また、第２の電極の重量を大きくしなくても、棒状部材を介して鍵を一方の揺動方向に揺動させる付勢力を十分に得ることができるため、鍵駆動装置の軽量化を図ることができる。

請求項４に係る発明によれば、手指で押すべき鍵を鍵盤楽器の演奏者に報知するガイド機能として鍵駆動装置を役立たせることができる。

請求項５に係る発明によれば、楽曲データに応じた各鍵の動きを実際に鍵を押す手指で直接感じ取ることができるため、鍵盤楽器の練習を効率よく行うことが可能となる。

請求項６に係る発明によれば、楽曲データに基づく鍵の駆動に同期させて楽曲データの楽音を発音手段から発生させることで、鍵盤楽器の自動演奏を行うことができる。

以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器について説明する。本実施形態の鍵盤楽器は、その筐体を構成するフレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて構成されるものであり、図１に示すように、鍵盤の鍵を個々に駆動する鍵駆動装置１、自動演奏用の楽曲データを出力する演奏情報発生装置３、及び、楽曲データに基づいて選択された鍵を駆動するように鍵駆動装置１を制御する鍵駆動制御装置５を備えている。なお、楽曲データは鍵盤楽器において演奏可能な楽曲の情報であり、例えばＭＩＤＩ形式のものがある。

演奏情報発生装置３は、鍵盤楽器に内蔵されるＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置（不図示）や各種記憶媒体（不図示）から楽曲データを読み出すと共に、楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力するものである。なお、この楽曲データには、楽曲の速度に応じて各楽音を発音するタイミングの情報（以下、発音タイミング情報と呼ぶ。）、楽曲の各楽音のノート（音高）の情報（以下、ノート情報と呼ぶ。）やその他の情報が含まれている。また、演奏情報発生装置３から楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力するタイミングは、上述した発音タイミング情報に基づいて行われる。

図２に示すように、鍵盤楽器の鍵７の長手方向の後端７ｂは、板バネ９を介してフレーム（不図示）と一体の固定部１１に取り付けられており、上記板バネ９を撓ませることにより、鍵７がその後端７ｂ側を支点として揺動できるようになっている。鍵駆動装置１は、鍵盤楽器の各鍵７に対応して１つずつ設けられるものであり、静電引力によって鍵７を駆動するように構成されている。
この鍵駆動装置１は、鍵７の下方側に配置されると共にフレームに対して揺動可能に取り付けられた揺動レバー（棒状部材）１３と、フレームと一体の固定部１５に固定された第１の電極１７と、揺動レバー１３の後端（端部）１３ｂに固定された第２の電極１９と備えている。

揺動レバー１３は、その長手方向が鍵７の前後方向となるように配置されており、その中途部を支点Ｆ１として揺動できるようにフレームに支持されている。この揺動レバー１３は、その前端１３ａが鍵７の前端７ａに係合しているため、鍵７の揺動に連動して支点Ｆ１を中心に揺動することになる。なお、第２の電極１９を取り付けた揺動レバー１３の重心は上記支点Ｆ１よりも後端１３ｂ側にずれているため、第２の電極１９の自重によって鍵７が揺動方向の一方（Ａ方向）に付勢されることになる。すなわち、第２の電極１９が錘としての役割を果たすことになり、これによってアコースティックピアノに似た打鍵感覚を鍵７に持たせることができる。

なお、揺動レバー１３の後端１３ｂには、フレームに固定されてＡ方向への揺動を規制する規制部材（第１の規制手段）２１が配置されており、揺動レバー１３は第２の電極１９の自重によって規制部材２１に当接することになる。また、鍵７の後端７ｂに取り付けられた板バネ９は、揺動レバー１３の後端１３ｂが規制部材２１に当接した状態において、撓んでいない、若しくは、鍵７をＡ方向に付勢するように撓んでいる。この状態においては、鍵７が静止した初期位置に配されることになる。
そして、揺動レバー１３の後端１３ｂが規制部材２１に当接した状態から、鍵７や揺動レバー１３をＡ方向とは逆の揺動方向（Ｂ方向）に揺動させた際には、板バネ９の撓みや第２の電極１９の自重によって鍵７や揺動レバー１３をＡ方向に付勢する付勢力が発生することになる。すなわち、板バネ９、揺動レバー１３及び第２の電極１９によって鍵７をＡ方向に付勢する付勢手段２３が構成されることになる。

第１の電極１７や第２の電極１９は、図３に示すように、それぞれ導電性を有する複数の板状部材２５，２７をその厚さ方向に配列して櫛歯状に構成されている。各板状部材２５，２７は、アルミニウム等の導電性材料により形成されており、その表面２５ａ，２７ａにはシリコン酸化膜２９が形成されている。各電極１７，１９を構成する複数の板状部材２５，２７の配列方向は、揺動レバー１３の揺動方向に直交している。すなわち、各板状部材２５，２７の表面２５ａ，２７ａが揺動レバー１３の揺動方向及び長手方向に延びるように配置されている。

また、これら２つの電極１７，１９は、図示のように、相互に噛み合わせ可能にそれぞれ構成されている。すなわち、第１の電極１７において相互に隣り合う板状部材２５，２５の間隔は、第２の電極１９の各板状部材２７を挿入できる程度の大きさとなっており、第２の電極１９において相互に隣り合う板状部材２７，２７の間隔も、第１の電極１７の各板状部材２５を挿入できる程度の大きさとなっている。さらに、これら２つの電極１７，１９を噛み合わせた状態においては、相互に対向する２つの板状部材２５，２７の表面２５ａ，２７ａに間に微小な間隙が形成されるようになっている。

上述の微小な隙間には、上述したシリコン酸化膜２９、及び、相互に対向するシリコン酸化膜２９，２９の間に設けられた潤滑用のオイル３１が介在している。このオイル３１は、第１の電極１７に対して第２の電極１９を揺動レバー１３の揺動方向（ＡＢ方向）に滑らかに移動させる役割を果たすものである。
なお、第１の電極１７は、その先端がＢ方向に揺動された揺動レバー１３の後端１３ｂ側に接触することで鍵７や揺動レバー１３のＢ方向への揺動を規制する位置に配されており、規制部材２１と共に鍵７や揺動レバー１３の揺動範囲を規定する規制部材（第２の規制手段）として機能している。

以上のように構成される第１の電極１７及び第２の電極１９においては、例えば、それぞれ長さ５０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの大きさに形成した板状部材２５，２７を１８枚ずつ櫛歯状に配列し、各板状部材２５，２７の表面２５ａ，２７ａに形成されるシリコン酸化膜２９の膜厚を０．００３ｍｍとする。また、オイル３１を配置するシリコン酸化膜２９，２９間の間隔を０．００４ｍｍとすることで、相互に対向する第１の電極１７の板状部材２５の表面２５ａと第２の電極１９の板状部材２７の表面２７ａとの間隙を０．０１ｍｍ程度とする。

ここで、上記第１の電極１７の板状部材２５は負に帯電可能となっており、また、上記第２の電極１９の板状部材２７は正に耐電可能となっている。すなわち、図２に示すように、鍵駆動装置１には、これら２つの電極１７，１９間に静電引力が発生するように電圧を印加する電圧印加手段３３が設けられている。
電圧印加手段３３は、２つの電極１７，１９に電気接続された電源３５と、電源３５から２つの電極１７，１９への通電を切り換えるスイッチ３７とを備えている。電源３５の正極は第２の電極１９に接続され、電源３５の負極は第１の電極１７に接続されている。したがって、このスイッチ３７をＯＮにすることで電源３５の電圧が２つの電極１７，１９間に印加されることになる。この状態においては、第１の電極１７が負に帯電すると共に第２の電極１９が正に帯電するため、これら２つの電極１７，１９間に静電引力が発生することになる。また、このスイッチ３７をＯＦＦにした際には、各電極１７，１９が接地され、放電されるようになっている。
なお、スイッチ３７は、鍵駆動制御装置５から出力される信号に応じて開閉するように構成されている。

この鍵駆動装置１では、２つの電極１７，１９間に電圧が印加されていない状態において、付勢手段２３の付勢力によって揺動レバー１３の後端１３ｂが規制部材２１に当接して、鍵７が静止した初期位置に配されることになる。この状態において、スイッチ３７を切り換えて２つの電極１７，１９間に電圧を印加した際には、図４に示すように、第１の電極１７が負に帯電すると共に第２の電極１９が正に帯電するため、これら２つの電極１７，１９間に静電引力が発生する。

この際には、図３に示すように、第２の電極１９の板状部材２５が、静電引力に基づいて第１の電極１７の板状部材２７との間隙を保持しながらＢ方向に移動して、２つの板状部材２５，２７の相互に対向する表面面積が大きくなるように第１の電極１７の板状部材２５に近づく。すなわち、第１の電極１７に対する第２の電極１９のポテンシャルエネルギーが小さくなるように第２の電極１９が移動し、図４に示すように、この第２の電極１９の移動によって鍵７及び揺動レバー１３が付勢手段２３の付勢力に抗ってＢ方向に揺動することになる。

そして、２つの電極１７，１９間への電圧印加を止めた際には、各電極１７，１９が接地されて放電されることになる。したがって、鍵７及び揺動レバー１３が付勢手段２３の付勢力によってＡ方向に揺動し、揺動レバー１３の後端１３ｂが規制部材２１に当接する鍵７の初期位置で停止することになる。
なお、上述した寸法で構成された第１の電極１７及び第２の電極１９について、２つの電極１７，１９間に、例えば１ｋＶの電圧を印加した場合には、０．８Ｎ程度の静電引力が発生する。この静電引力の大きさは、鍵７や揺動レバー１３を揺動させるには十分な大きさである。

また、この鍵駆動装置１では、２つの電極１７，１９間に電圧が印加された状態において、揺動レバー１３が規制部材２１及び第１の電極１７のいずれにも接触しない位置に配されるように、付勢手段２３の付勢力と２つの電極１７，１９間に作用する静電引力とを均衡させている。これら付勢力と静電引力とを均衡させるためには、例えば、２つの電極１７，１９間に印加される電圧の大きさを調整すればよい。
すなわち、規制部材２１により規制される鍵７の揺動範囲の一端から第１の電極１７により規制される上記揺動範囲の他端まで鍵７を駆動する場合と比較して、２つの電極１７，１９間に印加される電圧の大きさを小さくすればよい。これにより、２つの電極１７，１９間に電圧が印加されている状態においては、鍵７がその揺動範囲の途中に位置することになる。

さらに、この鍵盤楽器は、図５に示すように、各鍵７が第１の電極１７によって規制される位置までＢ方向に揺動したことを個々に検出する押鍵検出装置４１と、押鍵検出装置４１から出力された検出結果に基づいて揺動した鍵７に対応する楽音を発生する発音手段４３とを備えている。この発音手段４３は、各鍵７に対応する音程や種々の音色等を有する実際の波形データを記憶した音源４５と、波形データを出力する発音装置４７と、押鍵検出装置４１の検出結果に基づいて音源４５から所定の波形データを読み出すと共に、この波形データを発音装置４７から出力させる発音制御装置４９とから構成されている。ここで発音装置４７は、例えばオーディオ機器のアンプやスピーカに相当するものである。

以上の構成により、手指により鍵７を押して第１の電極１７によって規制される位置まで揺動させることで、鍵７に対応する波形データが発音装置４７から出力されることになる。
なお、発音制御装置４９は、演奏情報発生装置３から出力される楽曲データの各楽音に対応する所定の波形データを音源４５から読み出し、この波形データを上記楽曲データの発音タイミング情報、ノート情報やその他の情報に基づいて制御して発音装置４７から出力させるようにも構成されている。すなわち、発音手段４３においては、上記の押鍵検出装置４１からの入力に代えて、演奏情報発生装置３から出力される楽曲データに基づいて楽音を発生することもできるようになっている。

以上のように構成された鍵盤楽器の動作について以下に説明する。
図６に示すように、はじめに、演奏情報発生装置３が、発音タイミング情報やノート情報等を含む楽曲データを読み込み（ステップＳ１）、楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力する（ステップＳ２）。具体的には、楽曲データの発音タイミング情報に基づいて楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力する。次いで、鍵駆動制御装置５が、楽曲データのノート情報に基づいて上記各楽音の音高に対応する鍵７に取り付けられた鍵駆動装置１のスイッチ３７をＯＮにする信号を出力し、２つの電極１７，１９間に電圧を印加する（ステップＳ３）。この際には、２つの電極１７，１９間に作用する静電引力によって、上記楽音に対応する鍵７がその初期位置から付勢手段２３の付勢力に抗してＢ方向に揺動する。

なお、この際には、発音タイミング情報がＯＮとなっている間、すなわち楽曲データの楽音の長さに応じて２つの電極１７，１９間に継続的に電圧を印加しておく。すなわち、上記楽曲データの楽音の終了にあわせて、鍵駆動制御装置５がスイッチ３７を制御して、電源３５による２つの電極１７，１９間への電圧印加を解除する。この際、各電極１７，１９は接地されて放電されるため、鍵７が付勢手段２３の付勢力によってＡ方向に揺動して初期位置に戻ることになる。
そして、鍵駆動制御装置５に出力すべき楽曲データの楽音が残っているかどうかを判定し（ステップＳ４）、出力すべき楽曲データが残っていると判定された場合には、再度ステップＳ２に戻り、演奏情報発生装置３が楽曲データの次の楽音を鍵駆動制御装置５に出力する。また、ステップＳ４において、楽曲データに出力すべき楽音が残っていないと判定された場合には、楽曲データに基づく鍵７の駆動を終了する。

上述のように鍵盤楽器を動作させる場合には、各鍵７が鍵駆動装置１によって駆動されても、鍵７はその揺動範囲の途中に位置して第１の電極１７により規制される位置には到達せず、楽曲データの各楽音、すなわち、これに対応する発音タイミングやノート（音高）のままで波形データが発音装置４７から出力されることはない。
したがって、演奏者が揺動範囲の途中に位置する鍵７を探して手指でさらに押し込むことで、はじめて押鍵検出装置４１が動作し、この検出結果に基づいて発音装置４７から鍵７に対応する波形データを出力されるため、楽曲の練習として用いることができる。すなわち、楽曲データにあわせて各鍵７をその揺動範囲の途中まで揺動させる動きを、楽曲データにあわせて手指で押すべき鍵７を鍵盤楽器の演奏者に報知するガイド機能として役立たせることができる。

上述したように、この実施形態に係る鍵駆動装置１及びこれを備えた鍵盤楽器によれば、２つの電極１７，１９間の静電引力を利用して鍵７を駆動する構成となっているため、鍵７を駆動するための消費電力を小さくすることができると共に、鍵駆動装置１を備える鍵盤楽器の小型化や軽量化を容易に図ることができる。
また、静電引力を利用して鍵７を駆動しているため、鍵７の駆動に際して鍵駆動装置１の発熱を抑えることができる。したがって、高熱によって鍵７を駆動するための回路の配線が痛んだり、鍵盤楽器を構成するプラスチック部品が変形したりすることを容易に防止できる。

さらに、第２の電極１９に錘としての役割を持たせることで、鍵駆動装置１の構成部品点数を削減してその製造コストの削減を図ることができる。また、第２の電極１９を揺動レバー１３の後端（端部）１３ｂに設けることで、第２の電極１９の重量を大きくしなくても、揺動レバー１３を介して鍵７をＡ方向に揺動させる付勢力を十分に得ることができるため、鍵駆動装置１の軽量化をさらに図ることが可能となる。
さらに、２つの電極１７，１９間に作用する静電引力により鍵７をその初期位置から揺動範囲の途中まで駆動する場合には、上記初期位置から第２の電極１９によって規制される位置まで鍵７を駆動する場合と比較して、静電引力の大きさを小さくすることができる。すなわち、２つの電極１７，１９間に印加する電圧を小さくすることができるため、さらに省電力で鍵７を駆動することができる。

また、この鍵盤楽器によれば、楽曲データに対応づけて鍵盤楽器の各鍵７を揺動させることができるため、各鍵７の動きにより手指で押さえるべき鍵７を鍵盤楽器の演奏者に報知することができる。したがって、楽曲データに応じた各鍵７の動きを視覚だけではなく手指で直接感じ取ることも可能となり、楽曲の練習を効率よく行うことができる。また、演奏者は揺動範囲の途中に位置する鍵７を手指でさらに押し込むことができるため、鍵盤楽器を手指で弾く感覚を損なうことなく楽曲の練習を行うことができる。
さらに、演奏者は楽曲データに応じた各鍵７の動きを手指で直接感じ取ることができるため、押すべき鍵７を視認してから手指で対応する鍵７を押す場合と比べて、鍵７を押す手指の反応速度を向上させることができる。また、視覚に頼らずに楽曲の練習が可能となるため、視力の弱い演奏者でも効率的に練習することができる。

なお、上記実施形態において、鍵駆動制御装置５が楽曲データの各楽音に対応する鍵駆動装置１のスイッチ３７を制御する際には、楽曲データに含まれる各楽音の音量に応じて２つの電極１７，１９間に印加する電圧の大きさを変化させてもよい。すなわち、楽音の音量が大きい程、２つの電極１７，１９間に印加する電圧を大きくしてもよい。この場合には、２つの電極１７，１９間に印加する電圧の大きさに応じて鍵７の揺動ストロークが変化するため、楽曲データにおける楽音の強弱も手指で直接感じ取ることができる。

また、楽曲データの各楽音に基づいて鍵駆動装置１により各鍵７が駆動されても、各楽音に対応する波形データが発音装置４７から出力されることはないとしたが、これに限ることはなく、例えば、楽曲データの各楽音に基づく鍵７の駆動に同期するように、発音装置４７から各楽音に対応する波形データを出力しても構わない。この場合には、例えば図７に示すように、楽曲データの各楽音を演奏情報発生装置３から鍵駆動制御装置５及び発音制御装置４９の両方に出力する。この際には、発音制御装置４９が、楽曲データの各楽音に対応する所定の波形データを音源４５から読み出し、これを演奏情報発生装置３からの発音タイミング情報、ノート情報やその他の情報に基づいて制御して発音装置４７から出力させればよい。
このような動作を行う場合には、例えば、楽曲データに基づく鍵盤楽器での自動演奏が可能となる。

ここで、楽曲データに基づいて発音装置４７から出力される波形データは、押鍵検出装置４１の検出結果に基づいて発音装置４７から出力される波形データと同じ音程や音色等を有するとしてもよいし、異なる音程や音色等を有するとしても構わない。この波形データの音程や音色等の選択は、発音制御装置４９で行えばよい。そして、楽曲データに基づく波形データと押鍵検出装置４１の検出結果に基づく波形データとが異なる場合には、鍵盤楽器の演奏者が、楽曲データの楽音と自らの手指で弾いている楽音とを容易に比較することができるため、楽曲の練習を効率よく行うことができる。
また、波形データは、楽曲データや押鍵検出装置４１の検出結果に基づいて発音装置４７から出力されるとしたが、これに限ることはなく、出力しないようにしても構わない。この場合には、周囲に迷惑をかけることなく楽曲の練習を行うことができる。

演奏情報発生装置３は、楽曲データに含まれる発音タイミング情報に基づいて楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力したり、各楽音に対応する波形データを発音装置４７から出力させるとしたが、これに限ることはなく、例えば、楽曲データの楽音に対応する鍵７が手指によって押し込まれることを検出した後に、次の楽音を演奏情報発生装置３から鍵駆動制御装置５に出力したり、上記次の楽音に対応する波形データを発音装置４７から出力させるとしてもよい。このような動作を行うためには、例えば、押鍵検出装置４１の検出結果を演奏情報発生装置３に出力し、演奏情報発生装置３において楽曲データの楽音に対応する鍵７が押し込まれたかどうかを判定すればよい。そして、この判定結果に基づいて次の楽音を演奏情報発生装置３から鍵駆動制御装置５に出力したり、上記次の楽音に対応する波形データを発音制御装置４９から出力させればよい。
この場合には、演奏者が楽曲において押鍵するべき鍵７を１つずつ確認しながら楽曲の練習を行うことができるため、楽曲の演奏に不慣れな演奏者の練習に役立てることができる。

また、例えば、楽曲の速度と鍵７を押し込む演奏者の演奏速度とのズレに応じて、楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力するタイミング、及び、各楽音に対応する波形データを発音装置４７から出力させるタイミングを変化させても良い。このような動作を行うためには、例えば、押鍵検出装置４１の検出結果を演奏情報発生装置３に出力し、演奏情報発生装置３において楽曲の速度と演奏者の演奏速度とのズレを計算し、この計算結果に基づいて次の楽音を鍵駆動制御装置５に出力するタイミング、及び、上記次の楽音に対応する波形データを発音装置４７から出力させるタイミングを計算すればよい。
この場合には、演奏者の演奏速度にあわせて各楽音に対応する鍵７が揺動されるため、演奏者の演奏速度にばらつきがあっても効率よく楽曲の練習を行うことができる。

さらに、上記実施形態の鍵駆動装置１において、鍵７や揺動レバー１３のＡ方向への揺動を規制する規制部材２１は、揺動レバー１３の後端１３ｂ側に当接する位置に配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵７及び揺動レバー１３のＡ方向への揺動を規制して、第１の電極１７と共に鍵７及び揺動レバー１３の揺動範囲を規定する位置に配されていればよい。すなわち、規制部材２１は、例えば、揺動レバー１３の前端１３ａや鍵７に当接する位置に配されるとしても構わない。

また、２つの電極１７，１９間に電圧が印加されている状態においては、鍵７がその揺動範囲の途中に配置されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、第１の電極１７によって鍵７の揺動が規制される位置に配置されるとしても構わない。
さらに、付勢手段２３は、板バネ９、揺動レバー１３及び第２の電極１９により構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともこれらの一方により構成されていればよい。すなわち、付勢手段２３の付勢力は、例えば、板バネ９の弾性力のみとしてもよいし、第２の電極１９の自重のみとしても構わない。

また、第２の電極１９は、揺動レバー１３の後端１３ｂに固定されることに限らず、少なくとも鍵７の揺動に連動して移動する位置に設けられていればよい。
すなわち、第２の電極１９は、例えば図８，９に示すように、鍵７の前端７ａの下方側に固定されるとしても構わない。この構成の鍵駆動装置５１においては、第１の電極１７も鍵７の下方側に配置すればよい。この構成の場合には、上記実施形態と同様に、第１の電極１７が鍵７のＢ方向への揺動を規制する規制部材（第２の規制手段）として機能することになる。また、この構成においては、例えば、鍵７の上方側に規制部材２１を配置しておくことで、規制部材２１及び上記第１の電極１７により鍵７の揺動範囲が規定されることになる。なお、この構成においては、鍵７をＡ方向に付勢する板バネ９の付勢力によって鍵７が規制部材２１に当接することになる。
この構成の場合には、第１の電極１７を上記実施形態と同様の付勢手段２３として用いることはできないが、揺動レバー１３が不要となるため、鍵駆動装置５１の構成を簡略化して鍵盤楽器の小型化や軽量化、及び製造コストの削減を図ることができる。

また、第２の電極１９は、例えば図１０，１１に示すように、鍵７の後端７ｂからその長手方向に一体に延出する延出ロッド（棒状部材）６３の先端（端部）６３ｂの上方側に固定されるとしてもよい。この構成の鍵駆動装置６１においては、鍵７及び延出ロッド６３が同一の支点Ｆ２を中心として一体に揺動するようになっている。この支点Ｆ２は、鍵７と延出ロッド６３との間に位置している、すなわち、延出ロッド６３の基端６３ａ側に位置している。
なお、この構成においては、第１の電極１７も延出ロッド６３の上方側に配置すればよい。この構成の場合には、上記実施形態と同様に、第１の電極１７が鍵７のＢ方向への揺動を規制する規制部材（第２の規制手段）として機能することになる。また、この構成においては、例えば、延出ロッド６３の下方側に規制部材２１を配置しておくことで、規制部材２１及び上記第１の電極１７により鍵７の揺動範囲が規定されることになる。

さらに、この構成においては、第２の電極１９が延出ロッド６３の先端６３ｂに取り付けられることで、鍵７及び延出ロッド６３をあわせた重心が支点Ｆ２よりも延出ロッド６３側にずれている。すなわち、第２の電極１９の自重によって鍵７がＡ方向に付勢されることになる。また、鍵７の前端７ａには、鍵７及び延出ロッド６３をＡ方向に付勢するコイルばね６５が設けられている。したがって、これら第２の電極１９、延出ロッド６３及びコイルばね６５によって鍵７をＡ方向に付勢する付勢する付勢手段が構成されることになる。
上記構成の場合には、上記実施形態と同様の効果を奏する。

また、鍵７や揺動レバー１３のＢ方向への揺動を規制する規制部材は、第１の電極１７により構成されることに限らず、例えば、フレームに固定される別個の規制部材（第２の規制手段）により構成されるとしても構わない。
さらに、各電極１７，１９を構成する各板状部材２５，２７の表面２５ａ，２７ａには、シリコン酸化膜２９が形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも絶縁体からなるコーティング膜が形成されていればよい。また、上記コーティング膜を形成しなくてもよく、２つの電極１７，１９を噛み合わせた状態で少なくとも各板状部材２５，２７の表面２５ａ，２７ａ間に間隙が形成されていればよい。

また、第１の電極１７や第２の電極１９は、それぞれ複数の板状部材２５，２７により構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも１つの板状部材２５，２７を備えていればよい。この構成においても、各板状部材２５，２７の表面２５ａ，２７ａ間に間隙が介在するように、また、２つの板状部材２５，２７の相対的な移動方向が板状部材２５，２７の表面２５ａ，２７ａに沿うように、２つの電極１７，１９を配置すればよい。
また、鍵駆動装置１は、電子音を発音する発音手段４３を備える鍵盤楽器に搭載されるとしたが、これに限ることはなく、ハンマーで弦を打つグランドピアノやアップライトピアノに搭載されるとしても構わない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、楽曲データに基づいて鍵を駆動させるための構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器に取り付けられた鍵駆動装置を示す概略斜視図である。 図２の鍵駆動装置において、第１の電極及び第２の電極の構成を示す拡大断面図である。 図２の鍵駆動装置において、２つの電極間に電圧を印加した状態を示す概略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、各鍵に対応する楽音を発生するための構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、楽曲データに基づいて鍵を駆動させるフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る鍵盤楽器において、楽曲データに基づいて鍵の駆動及び楽音の発生を同期させるための構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置を示す概略斜視図である。 図８の鍵駆動装置において、２つの電極間に電圧を印加した状態を示す概略斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る鍵盤楽器を示す概略斜視図である。 図１０の鍵駆動装置において、２つの電極間に電圧を印加した状態を示す概略斜視図である。

符号の説明

１，５１，６１・・・鍵駆動装置、３・・・演奏情報発生装置、５・・・鍵駆動制御装置、７・・・鍵、１３・・・揺動レバー（棒状部材）、１３ｂ・・・後端（他端）、１７・・・第１の電極、１９・・・第２の電極、２１・・・規制部材（第１の規制手段）、２３・・・付勢手段、２５，２７・・・板状部材、２５ａ，２７ａ・・・表面、３３・・・電圧印加手段、４３・・・発音手段、６３・・・延出ロッド（棒状部材）、６３ｂ・・・先端（端部）、Ｆ１，Ｆ２・・・支点

Claims (6)

1. フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、
   前記鍵が、付勢手段によって前記フレームに対して前記鍵の揺動方向の一方に付勢され、
   正負の一方に帯電可能な板状部材を備える第１の電極が、前記フレームに固定され、
   正負の他方に帯電可能な板状部材を備える第２の電極が、前記鍵の揺動に連動して移動するように設けられ、
   これら２つの電極の前記板状部材の表面が、相互に間隙を介して対向可能に配置され、
   前記第２の電極の移動方向が、前記板状部材の表面に沿う方向とされ、
   電圧印加手段により前記２つの電極間に電圧を印加して、前記２つの電極間に作用する静電引力に基づいて前記鍵を他方の揺動方向に揺動させることを特徴とする鍵駆動装置。
2. 前記第１の電極及び前記第２の電極が、相互に噛み合わせ可能となるように、それぞれ複数の前記板状部材をその厚さ方向に配列して櫛歯状に構成されることを特徴とする請求項１に記載の鍵駆動装置。
3. 前記鍵の揺動に連動して前記フレームに対して支点を中心に揺動する棒状部材が設けられ、
   前記付勢手段が、前記棒状部材と、該棒状部材の端部に固定されて自重により前記鍵を前記一方の揺動方向に付勢する前記第２の電極により構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鍵駆動装置。
4. 前記鍵の一方の揺動方向への揺動を規制する第１の規制手段、及び、前記鍵の他方の揺動方向への揺動を規制する第２の規制手段が設けられると共に、これら２つの規制手段により前記鍵の揺動範囲が規定され、
   前記２つの電極間に電圧が印加された状態において、前記鍵が前記揺動範囲の途中に位置するように、前記付勢手段の付勢力と前記静電引力とを均衡させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置。
5. フレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて配置した鍵盤楽器であって、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鍵駆動装置と、
   自動演奏用の楽曲データを発生する演奏情報発生装置と、
   前記楽曲データに基づいて選択された前記鍵に対応する前記２つの電極間への電圧印加状態を切り換える信号を前記電圧印加手段に出力する鍵駆動制御装置とを備えることを特徴とする鍵盤楽器。
6. 前記楽曲データに基づいて前記鍵の駆動に同期するように楽音を発生する発音手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の鍵盤楽器。
   
   

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