JP2008299227A

JP2008299227A - 鍵盤装置

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Publication number: JP2008299227A
Application number: JP2007147652A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nishida; 賢一西田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-06-04
Also published as: JP5018248B2

Abstract

【課題】鍵盤装置において、質量体の種類を少なくしても、鍵域に応じて変化するピアノの鍵タッチを良好に模擬できるようにする。
【解決手段】鍵フレーム２０は、複数の鍵１０の下方に配設され、複数の鍵１０の前部がそれぞれ上下方向に揺動するように、複数の鍵１０の後端部をそれぞれ支持する。複数の鍵１０にそれぞれ対応した質量体４２を含む揺動レバー４０は、鍵フレーム２０に支持され、複数の鍵１０の揺動に連動して変位して、押鍵に対して反力を付与する。複数の鍵にそれぞれ対応した複数のスイッチ６１は、鍵フレームに固定されて複数の鍵１０の押鍵によって駆動されて作動する。複数の質量体４２の質量を鍵ごとまたは鍵域ごとに異ならせるとともに、複数の鍵の押鍵に対する複数のスイッチ６１の反力を鍵ごとまたは鍵域ごとに異ならせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子オルガン、電子ピアノなどの鍵盤楽器に用いられる鍵盤装置に関する。

従来から、例えば下記特許文献１に示されているように、複数の鍵をそれらの後端部にて鍵フレームに上下方向に揺動可能に支持させるとともに、鍵の押鍵に対して反力を付与するための質量体を含む複数の揺動レバーを、鍵の揺動に連動して変位するように鍵フレームに支持させた鍵盤装置は知られている。そして、この鍵盤装置においては、自然楽器であるピアノの鍵タッチを模擬するために、質量体の質量（慣性モーメント）を、鍵または鍵域ごとに異ならせて、低音側の鍵ほど大きくなるようにしている。
特開平１１−２１２５７２号公報

上記のような従来の鍵盤装置においては、鍵域に応じて変化するピアノの鍵タッチを模擬できるが、質量の異なる多くの種類の質量体を準備する必要があり、その製造および管理が面倒であった。

本発明は、前記問題を解決して、質量体の種類を少なくしても、鍵域（音域）に応じて変化するピアノの鍵タッチを模擬できる鍵盤装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の特徴は、複数の鍵と、複数の鍵の下方に配設され、複数の鍵の前部がそれぞれ上下方向に揺動するように、複数の鍵の後端部をそれぞれ支持する鍵フレームと、複数の鍵にそれぞれ対応して設けられるとともに鍵フレームに支持され、複数の鍵の揺動に連動して変位して、押鍵に対して反力を付与する複数の質量体と、複数の鍵にそれぞれ対応して設けられるとともに鍵フレームに固定され、複数の鍵の押鍵によって駆動されて作動する複数のスイッチとを備えた鍵盤装置において、複数の質量体の質量を鍵ごとまたは鍵域ごとに異ならせるとともに、複数の鍵の押鍵に対する複数のスイッチの反力を鍵ごとまたは鍵域ごとに異ならせるようにしたことにある。

この場合、押鍵に対する複数のスイッチの反力の相違は、複数のスイッチの弾性力（硬度）を異ならせることによって与えられるものである。この複数のスイッチは、ゴム、シリコンなどの弾性部材によって構成されており、異なる弾性力は、スイッチを構成する材料、材質を異ならせたり、金型形状をスイッチごとに異ならせる、すなわち金型によって形成されるスイッチの肉厚、形状などを異ならせたりすることによって実現される。質量体の質量の相違に関しても、質量体の体積、材料、材質などを異ならせることによって実現される。また、鍵域（音域）ごとに質量体の質量およびスイッチの反力を異ならせるものにおいては、質量体の質量を異ならせる鍵域と、スイッチの反力を異ならせる鍵域とを互いにずらすように構成するとよい。また、鍵域（音域）ごとに質量体の質量を異ならせるものにおいては、各鍵域内にて複数のスイッチの反力をそれぞれ異ならせるように構成するとよい。

このように構成した本発明においては、異なる質量の質量体と、異なる反力のスイッチとを組み合わせることにより、押鍵に対する反力を鍵ごとまたは鍵域ごとに異ならせているので、質量の異なる多くの種類の質量体を準備しなくても、押鍵に対する多くの異なる反力を実現できる。その結果、鍵域に応じた鍵タッチ感の適正な変化を実現できて、良好な鍵タッチ感を得ることが可能な鍵盤装置を比較的簡単に構成できる。

また、本発明の他の特徴は、前記鍵盤装置において、複数のスイッチは、複数ずつ分割されて、前記分割された複数ずつ複数の異なるスイッチ部材上に形成されており、複数の異なるスイッチ部材を視覚的に異ならせたことにある。この場合、スイッチ部材を視覚的に異ならせるために、複数のスイッチ部材において各スイッチ部材の全部または一部の色をそれぞれ異ならせたり、複数のスイッチ部材にそれぞれ異なるマーク、数値、文字などを印刷したりするようにするとよい。これによれば、複数のスイッチ部材を鍵盤装置に組み付ける際における誤組み付けを簡単に防止できる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図１は同実施形態に係る電子楽器の平面図である。この電子楽器は、上面の後部に、電子楽器の動作態様を選択するための複数のパネルスイッチＰＳＷを備えている。上面の前部には、横方向に配列された複数の白鍵１０及び黒鍵１０からなる鍵盤装置が設けられている。

図２は、この鍵盤装置の縦断側面図である。複数の鍵１０は、合成樹脂により一体成形した鍵フレーム２０に組み付けられている。鍵フレーム２０は支持台３０上に固定されており、鍵フレーム２０には複数の鍵１０に対応した複数の揺動レバー４０が複数の鍵１０の下方にてそれぞれ組み付けられている。

鍵１０は、下方を開放させて、長手方向に直交する断面がコ字状に合成樹脂により一体成形され、後端部１１を鍵フレーム２０の後端部２１に設けられて前方に開口した凹部に勘合させて、後端部１１の側面を支点に前端部１２を上下方向に揺動可能に鍵フレーム２０に支持されている。鍵１０の前端部１２には、鍵フレーム２０の前端水平部に立設された鍵ガイド２２が下方から侵入しており、鍵１０の前端部１２は押鍵時に鍵ガイド２２に案内されて垂直に変位する。また、前端水平部上にはフェルト等を重ねた長尺の鍵ストッパ２３も鍵盤横方向に延設されて固着され、鍵ストッパ２３は鍵１０の前端部１２の下方への変位を規制する。ただし、この鍵ストッパ２３は演奏による通常の押鍵時に鍵１０の下方への変位を規制するものではなく、同通常の押鍵時には鍵１０の前端部下端面は鍵ストッパ２３の上面から離間した状態にある。一方、鍵１０の上に重い物を置いたりした場合などのように、非常に大きな下方への力が鍵１０に加わった場合には、鍵ストッパ２３が鍵１０の下方への変位を規制して鍵１０の異常な変形による破壊を防止する。

鍵１０の前端部１２近傍の前部分下面には、同下面からほぼ垂直下方に延設した駆動部１３が一体的に形成されている。駆動部１３は、後方を開放させて水平断面コ字状に形成され、下端は下端壁１３ａにより閉じている。下端壁１３ａの下面には、図示省略した弾性部材が組み付けられている。

揺動レバー４０は、合成樹脂製のレバー基部４１と金属製の質量体４２とにより構成されている。レバー基部４１は長尺状かつ平板状に成形されて、長手方向を前後方向にするとともに板面を垂直にして鍵１０の前部分下方に配置されている。レバー基部４１は下面中央部にて切り欠いた鍵盤横方向を軸線とする凹部４１ａを有し、凹部４１ａは軸線方向に厚肉に成形されている。この凹部４１ａは前方斜め下方にて開放されていて、鍵フレーム２０の前方下端位置から後方斜め上方に延設された傾斜板２４の上端部に設けた回動支持部２５に組み付けられている。回動支持部２５は鍵盤横方向に延設されている。これにより、揺動レバー４０は、鍵フレーム２０に上下に揺動可能に支持される。

この揺動レバー４０は板ばね５１により前方（図示左方向）に付勢されている。板ばね５１は、前端にてレバー基部４１の凹部４１ｂに係合し、鍵フレーム２０の中間部に設けた開口部２６を介して鍵１０の下面から鍵１０内に侵入している。そして、板ばね５１の後端部は、鍵１０の後端部１１の内面に当接している。レバー基部４１の前端部には、所定の隙間を隔てて上下方向に二股に分けた一対の脚部４１ｃ，４１ｄが形成され、上方に位置する脚部４１ｃは下方に位置する脚部４１ｄより短く設定されている。両脚部４１ｃ，４１ｄの間には鍵１０の駆動部１３の下端壁１３ａが侵入して両脚部４１ｃ，４１ｄに係合している。これにより、鍵１０の離鍵時には、自重による揺動レバー４０の前端部の上方の変位により、鍵１０の前端部は上方へ変位している。一方、鍵１０の押鍵時には、駆動部１３の下端壁１３ａの下端面が脚部４１ｄの上面を押圧し、揺動レバー４０の前端部は下方へ変位する。

レバー基部４１の下面には、凹部４１ａと脚部４１ｄとの間にて、下方に突出したスイッチ駆動部４１ｅが形成されている。スイッチ駆動部４１ｅは、傾斜板２４に設けた貫通窓２４ａを介してプリント基板６０上に組み付けたスイッチ６１に対向している。プリント基板６０は傾斜板２４の下面に同板２４とほぼ平行に組み付けられており、スイッチ６１は鍵１０ごとに設けられて鍵盤横方向に配列されている。

ここで、スイッチ６１について図３，４を用いて詳しく説明すると、各スイッチ６１は、前後に位置する第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂからなる。第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂは、共に内部に空洞を有する半球状（いわゆる「おわん型」）に形成され、中央部に円柱状部分を上下に突出させている。第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂの円柱状部分の下面には電気接点がそれぞれ設けられ、両接点はプリント基板６０上に設けた２つの電気接点にそれぞれ対向している。そして、鍵１０の押鍵に伴うスイッチ駆動部４１ｅの下方への移動時に、第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂの電気接点と、プリント基板６０上の電気接点とがそれぞれ接触（オン）するようになっている。また、第１スイッチ６１ａの円柱状部分は第２スイッチ６１ｂの円柱状部分よりも下方に長く形成されており、前記鍵１０の押鍵時には、第１スイッチ６１ａの接点がプリント基板６０上の接点に先に接触し、その後に、第２スイッチ６１ｂの接点がプリント基板６０上の接点に接触する。この第１スイッチ６１ａと第２スイッチ６１ｂとの接触の時間差により、押鍵時における鍵タッチ強さ（押鍵速度）が検出される。

第１スイッチ６１ａおよび第２スイッチ６１ｂからそれぞれなる複数のスイッチ６１は、ゴム、シリコンなどの弾性部材からなる長尺状のスイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃに、横方向に配列されて一体形成されている。複数のスイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、複数の異なる鍵域（音域）にそれぞれ対応しており、複数のスイッチ６１（第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂ）の弾性力（硬度）は、スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃごとにそれぞれ同じである。しかし、スイッチ部材６１Ｂ上の複数のスイッチ６１の弾性力（硬度）は、スイッチ部材６１Ａ上の複数のスイッチ６１の弾性力（硬度）よりも小さい。また、スイッチ部材６１Ｃ上の複数のスイッチ６１の弾性力（硬度）は、スイッチ部材６１Ｂ上の複数のスイッチ６１の弾性力（硬度）よりも小さい。

これらのスイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃごとのスイッチ６１の弾性力の差は、複数の第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂを含むスイッチ部材６１Ａを構成する材料、材質を異ならせることにより実現される。また、金型形状をスイッチごとに異ならせる、すなわち金型によって形成される第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂの肉厚、形状などを異ならせることにより、スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃごとの前記弾性力の差を実現するようにしてもよい。具体的には、図５(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂの変形部の肉厚を、スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの順に徐々に薄くする。また、図６(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂの変形部の形状を、スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの順に変形し易い形状にする。さらには、材料、材質、肉厚および形状の組み合わせにより、第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂの弾性力を、スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃごとに異ならせるようにしてもよい。

さらに、このような弾性力の異なるスイッチ６１を含むスイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを視覚的に異ならせるために、スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの種類ごとに、各スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの全部または一部の色を異ならせたり、スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃにそれぞれ異なるマーク、数値、文字などを印刷したりするようにしておく。

揺動レバー４０の質量体４２は棒状に成形され、その前部外周上にレバー基部４１をアウトサート成形することによりレバー基部４１に一体的に組み付けられている。質量体４２の後部は折り曲げて重ね合わされており、この折り曲げ部分４２ａの長さをそれぞれ異ならせることにより質量体４２の重さを異ならせている。具体的には、白鍵１０においても、黒鍵１０においても、図４に示すように、低音側から高音側に向かう鍵域１，２，３，４の順に、折り曲げ部分４２ａの長さを徐々に短くして、低音域の鍵ほど、質量体４２の重さを重くすなわち回転モーメントを大きくするようにしている。ただし、同一鍵域内の白鍵１０と黒鍵１０に関しては、押鍵位置の相違による押鍵に対する反力の違いを避けるために、黒鍵１０の折り曲げ部分４２ａの長さを白鍵１０の折り曲げ部分４２ａの長さよりも短くしている。図４においては、黒鍵１０に対応した質量体４２に「黒」と付し、白鍵１０に対応した質量体４２と区別している。

また、鍵フレーム２０の後端部に位置する支持台３０の上面には、フェルトなどの衝撃吸収材によって構成した長尺状の下限ストッパ部材５２が鍵盤横方向に延設して固着されている。この下限ストッパ部材５２は、揺動レバー４０の後端部の下方への変位を規制することにより、鍵１０の離鍵時における鍵１０の前端部の上方への変位を規制する。また、鍵フレーム２０の後端部に位置する上面板２７の下面には、フェルトなどの衝撃吸収材によって構成した長尺状の上限ストッパ部材５３が下限ストッパ部材５２と上下方向に所定距離だけ隔てて下方を向けて鍵盤横方向に延設して固着されている。この上限ストッパ部材５３は、揺動レバー４０の後端部の上方への変位を規制することにより、鍵１０の押鍵時における鍵１０の下方への変位を規制する。

次に、上記のように構成した鍵盤装置の動作を説明する。鍵１０を押鍵操作しない状態では、揺動レバー４０の質量体４２の後端部はその自重により下限ストッパ部材５２に当接している。この状態で、鍵１０を押鍵操作すると、鍵１０は揺動レバー４０の質量体４２の自重に対抗して後端部１１を支点に図２にて反時計回りに揺動し始める。そして、鍵１０が所定の深さまで押鍵されると、質量体４２の後端部が上限ストッパ部材５３に当接して鍵１０の前端部の下方への変位が規制される。このとき、揺動レバー４０の揺動に伴い、スイッチ駆動部４１ｅがスイッチ６１を押圧し、第１および第２スイッチ６１ａ、６１ｂがこの順にオンする。そして、鍵１０を離鍵すれば、質量体４２の後端が下限ストッパ部材５２に当接するまで、質量体４２の自重により揺動レバー４０は回動支持部２５を支点に図２にて時計方向に揺動して原点位置に復帰する。

上記のような動作において、演奏者は、押鍵操作時に、押鍵操作に対して質量体の質量（慣性モーメント）に依存した反力を受けるとともに、第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂの変形に伴う弾性力に比例した反力を受ける。そして、この実施形態によれば、質量体４２の質量（慣性モーメント）およびスイッチ６１の弾性力を鍵域ごとに異ならせて、前記質量と弾性力とのを組み合わせにより押鍵に対する反力を鍵域ごとに異ならせるようにしたので、質量の異なる多くの種類の質量体４２を準備しなくても、押鍵に対する多くの異なる反力を実現できる。その結果、鍵域に応じた鍵タッチ感の適正な変化を実現できて、良好な鍵タッチ感を得ることが可能な鍵盤装置を比較的簡単に構成できる。

特に、質量体４２の質量を異ならせる鍵域と、スイッチ６１の弾性力を異ならせる鍵域とを互いにずらすようにしたので、前記質量と弾性力との組み合わせを有効に利用できる。また、弾性力の異なるスイッチ６１を含むスイッチ部材６１Ａを視覚的に異ならせるようにしたため、スイッチ部材６１Ａを鍵盤装置に組み付ける際における誤組み付けを簡単に防止できる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、質量体４２に関しては、４つの鍵域１〜４に分割して、分割した鍵域ごとに質量（慣性モーメント）の異なる質量体４２を用いるようにし、かつ複数のスイッチ６１を含むスイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃに関しては、３つの鍵域に分割して、分割した鍵域ごとに弾性力の異なるスイッチ６１を配置するようにした。ただし、一つの鍵域内においては、複数の質量体４２の質量（慣性モーメント）および複数のスイッチ６１の弾性力（硬度）は同じである。

しかし、これに代えて、質量体４２に関して、４つ以外の複数の鍵域に分割するようにしてもよい。スイッチ部材６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃに関しても、３つ以外の複数の鍵域に分割するようにしてもよい。また、分割される鍵域の数に関しても、異なる質量（慣性モーメント）の質量体４２を用いる鍵域数を、異なる弾性力（硬度）のスイッチ６１を用いる鍵域数よりも少ない数にしてもよい。

また、一つのスイッチ鍵域内において、異なる弾性力の複数のスイッチ６１を用いてもよい。例えば、図７に示すように、質量体４２の鍵域とスイッチ６１の鍵域を同じにする。すなわち、各質量体鍵域１，２，３内においては複数の質量体４２の折り曲げ部分４２ａの長さをそれぞれ同じにして、低音域から高音域に向かう質量体鍵域１，２，３の順に質量体４２の折り曲げ部分４２ａの長さを徐々に短くする。ただし、上述のように、各質量体鍵域１，２，３内においても、白鍵１０と黒鍵２０に関しては折り曲げ部分４２ａの長さは異なる。

一方、質量体鍵域１，２，３にそれぞれ対応したスイッチ鍵域１，２，３には、各一つスイッチ部材６１Ｄがそれぞれ設けられる。これらのスイッチ鍵域１，２，３に対応した複数のスイッチ部材６１Ｄ，６１Ｄ，６１Ｄはそれぞれ同一である。各スイッチ部材６１Ｄに含まれるスイッチ６１（第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂ）は、上述のように材料、材質、肉厚または形状の相違またはこれらの組み合わせにより、それぞれ異なるように構成されている。そして、スイッチ部材６１Ｄ内の複数のスイッチ６１の反力が徐々に小さくなるように設定されている（図７の最上段参照）。なお、黒鍵１０に対応したスイッチ６１の反力は、白鍵１０に対応したスイッチ６１の反力に比べて若干小さく設定されている。

そして、これらのスイッチ部材６１Ｄと質量体４２との組み合わせにより、図７の最下段に示すように、押鍵に対する反力が低音鍵から高音鍵に向かって順次小さくなる。したがって、これによれば、全鍵域に渡って良好な鍵タッチ感が得られる。なお、この変形例では、一つのスイッチ部材６１Ｄ内に属する複数のスイッチ６１（第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂ）の反力をそれぞれ異ならせるようにした。しかし、これに代えて、各スイッチ鍵域１，２，３内において、２鍵、３鍵ごとのように、複数の鍵ごとに、低音から高音に向かってスイッチ６１の反力を徐々に小さくするようにしてもよい。

また、前記変形例とは逆に、各スイッチ鍵域１，２，３内の複数のスイッチ６１（第１および第２スイッチ６１ａ，６１ｂ）の反力をそれぞれ同じにし、かつスイッチ鍵域１，２，３ごとに複数のスイッチ６１の反力を低音域から高音域に向かって順次小さくしておく。そして、スイッチ鍵域１，２，３にそれぞれ対応した質量体領域１，２，３内の複数の質量体４２の折り曲げ部分４２ａを低音から高音に向かって徐々に短くするようにしてもよい。これによっても、図７の最下段に示すように、押鍵に対する反力が低音鍵から高音鍵に向かって順次小さくできる。また、この場合も、これに代えて、各質量体領域１，２，３内において、２鍵、３鍵ごとのように、複数の鍵ごとに、低音から高音に向かって質量体４２の折り曲げ部分４２ａを徐々に短くするようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る電子楽器の外観を示す平面図である。鍵盤装置の縦断側面図である。図２のスイッチの構成を示す詳細断面図である。スイッチ部材と質量体との組み合わせの一例を示す説明図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、スイッチの肉厚を徐々に薄くして変形し易くした例を示す部分断面図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、スイッチの形状を徐々に変化させて変形し易くした例を示す部分断面図である。スイッチ部材と質量体との組み合わせの他の例を示す説明図である。

符号の説明

１０…鍵、２０…鍵フレーム、３０…支持台、４０…揺動レバー、４１…レバー基部、４１ｅ…スイッチ駆動部、４２…質量体、６０…プリント基板、６１…スイッチ、６１ａ…第１スイッチ、６１ｂ…第２スイッチ

Claims

複数の鍵と、
前記複数の鍵の下方に配設され、前記複数の鍵の前部がそれぞれ上下方向に揺動するように、前記複数の鍵の後端部をそれぞれ支持する鍵フレームと、
前記複数の鍵にそれぞれ対応して設けられるとともに前記鍵フレームに支持され、前記複数の鍵の揺動に連動して変位して、押鍵に対して反力を付与する複数の質量体と、
前記複数の鍵にそれぞれ対応して設けられるとともに前記鍵フレームに固定され、前記複数の鍵の押鍵によって駆動されて作動する複数のスイッチとを備えた鍵盤装置において、
前記複数の質量体の質量を鍵ごとまたは鍵域ごとに異ならせるとともに、前記複数の鍵の押鍵に対する前記複数のスイッチの反力を鍵ごとまたは鍵域ごとに異ならせるようにしたことを特徴とする鍵盤装置。
前記複数のスイッチは、複数ずつ分割されて、前記分割された複数ずつ複数の異なるスイッチ部材上に形成されており、
前記複数の異なるスイッチ部材を視覚的に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の鍵盤装置。