JP2011197588A - 鍵盤装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子鍵盤楽器における動作機構の摩擦を効果的に低減することで、スムーズな動作を確保して、所望の力覚制御及び鍵動作が行えるようにする。
【解決手段】回動する鍵２０と質量体３０との間で直動して負荷を伝達するプランジャ４２と、該プランジャ４２を駆動する電磁アクチュエータ４０を備えた鍵盤装置１０−２において、プランジャ４２と質量体３０との間で摺動が生じる第１摺動部４８−２と、プランジャ４２と鍵２０との間で摺動が生じる第２摺動部４９−２に、摺動による摩擦を低減するための低摩擦特性を有するゲル状部材９６，８６を設置した。ゲル状部材９６，８６として、極めて低い摩擦係数と極めて高い圧縮破壊強度とを併せ持つＤＮゲルを用いることで、第１、第２摺動部４８−２，４９−２の摩擦を効果的に低減しながら、必要な機械的強度及び耐久性を確保できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子鍵盤楽器などが備える鍵盤装置に関し、特に、鍵の操作感覚あるいは動作を制御するための力覚制御及び動作制御の機能を備えた鍵盤装置に関する。

電子ピアノなどの電子鍵盤楽器では、アコースティックピアノなど自然鍵盤楽器に近い鍵動作あるいは鍵タッチ感を得ることを目的として、押鍵に対する反力を変化させる駆動装置や制御装置（力覚制御手段）を備えたものが提案されている。このような駆動装置を備えた電子鍵盤楽器として、特許文献１に記載の電子鍵盤楽器がある。特許文献１に記載の電子鍵盤楽器は、双方向駆動型の電磁アクチュエータを備え、該電磁アクチュエータのプランジャで鍵を双方向に駆動するようになっている。それにより、押鍵操作に対する力覚制御と自動演奏（鍵の自動動作）との両方を可能としている。

特許文献１に記載の鍵盤装置は、支点を中心に回動自在に設置された鍵を備え、該鍵の下面に電磁アクチュエータのプランジャの先端が当接している。そして、鍵の上部には、該鍵を押鍵方向に付勢する板バネが設置されており、プランジャの下端には、該プランジャと鍵を一体に離鍵方向へ付勢する板バネが設置されている。したがって、これら２枚の板バネの付勢力で、鍵が押鍵方向と離鍵方向の双方向に付勢されて、レスト位置にバランスするようになっている。また、２枚の板ばねの付勢力で、プランジャの先端が鍵の下面に当接した状態が維持されるようになっている。

特許文献１に示す従来構造では、プランジャの先端が鍵の下面に当接しており、この当接個所を介して、プランジャからの駆動力が鍵に伝わるようになっている。しかしながら、直線状に動作するプランジャと、支点を中心に回動する鍵との当接個所では、鍵側の当接面とプランジャ側の当接面とが互いに摺動することで、摩擦力が生じる。そのため、この摺動が低摩擦でスムーズに行われなければ、アクチュエータによる鍵のスムーズな駆動が行えなかったり、アクチュエータによる力覚制御で生成したタッチ感が鍵に対して正確に伝達されなったりする。これにより、鍵の動作や操作感覚の所望の制御が行い難いという問題がある。

特許３６４４１３６号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回動する鍵と質量体との間で直動して負荷を伝達する伝達部材を備えた鍵盤装置において、伝達部材と鍵又は質量体との摺動による摩擦を効果的に低減することで、伝達部材と鍵及び質量体とのスムーズな動作を確保して、所望の力覚制御及び鍵動作が行えるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかる鍵盤装置は、支点（１２）を中心に回動可能に支持された鍵（２０）と、他の支点（３１）を中心に回動可能に支持され、鍵（２０）に対して負荷を与える質量体（３０）と、鍵（２０）と質量体（３０）との間で直線状に進退移動することで、鍵（２０）と質量体（３０）の一方からの負荷を他方に伝達する伝達部材（４２）と、伝達部材（４２）を鍵（２０）側と質量体（３０）側との少なくともいずれかに駆動するアクチュエータ（４０）と、を備え、鍵（２０）に付与される質量体（３０）からの反力とアクチュエータ（４０）からの駆動力との協働によって鍵（２０）への押鍵操作に対する力覚制御を行う鍵盤装置（１０）であって、直動する伝達部材（４２）と回動する質量体（３０）とが直接又は他の部材（４４）を介して摺動する第１摺動部（４８）と、直動する伝達部材（４２）と回動する鍵（２０）とが直接又は他の部材（２５）を介して摺動する第２摺動部（４９）との少なくともいずれかに、摺動による摩擦を低減するための摩擦低減部材（９２，９４，９６，８６）が設置されていることを特徴とする。

支点を中心に回動可能に支持された鍵と、他の支点を中心に回動可能に支持された質量体と、これら鍵と質量体との間で直線状に進退移動する伝達部材とを備えた上記の鍵盤装置では、鍵及び質量体は、それぞれの支点を中心とした回動動作を行う一方、鍵と質量体の間に設置した伝達部材は、軸方向に直線動作を行う。したがって、伝達部材と鍵との間での摺動が生じる第１摺動部と、伝達部材と質量体との間で摺動が生じる第２摺動部とでは、直動する伝達部材と回動する鍵又は質量体との摺動による摩擦が必然的に発生する。そのため、アクチュエータによる伝達部材の駆動で、鍵に対する所望の力覚制御を行うには、これら第１摺動部又は第２摺動部で生じる摩擦を低減することが必要となる。この摩擦を低減するための対策として、本発明にかかる鍵盤装置では、伝達部材と質量体との間で摺動が生じる第１摺動部と、伝達部材と鍵との間で摺動が生じる第２摺動部との少なくともいずれかに、摺動による摩擦を低減するための摩擦低減部材を設置した。これにより、第１摺動部又は第２摺動部の摺動による摩擦を効果的に低減できるので、鍵又は質量体と伝達部材との相対的な摺動を低摩擦で滑らかに行わせることができ、鍵のスムーズな駆動が実現できる。また、アクチュエータによる力覚制御で生成した駆動力を鍵に対して正確に伝達できるようになるので、鍵の操作感覚を所望のタッチ感に制御することが可能となる。

また、上記の鍵盤装置では、摩擦低減部材は、伝達部材と質量体との間、又は伝達部材と鍵との間に介在する低摩擦特性を有するゲル状部材であるとよい。ここでいう低摩擦特性を有するゲル状部材の好適な一実施態様として、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造中に、第二のモノマー成分を導入し、第二のモノマー成分を重合し場合により架橋することにより得られるセミ相互侵入網目構造ハイドロゲル又は相互侵入網目構造ハイドロゲルが挙げられる。

ここでいう相互侵入網目構造ハイドロゲルとは、ベースとなる網目構造に、他の網目構造が、ゲル全体において均一に絡みついており、結果としてゲル内に複数の網目構造を形成しているようなゲルを指す。また、セミ相互侵入網目構造ハイドロゲルとは、ベースとなる網目構造に、直鎖状ポリマーが、ゲル全体において均一に絡みついており、結果としてゲル内に複数の網目構造を形成しているようなゲルを指す。相互侵入網目構造ハイドロゲルの具体例として、ＤＮ（ダブルネットワーク）ゲルがある。

上記の摩擦低減部材として、伝達部材と鍵との間、又は伝達部材と質量体との間に介在する低摩擦特性を有するゲル状部材を用いることで、第１摺動部又は第２摺動部の摺動による摩擦をより効果的に低減できるようになる。また、摩擦の低減によって、第１摺動部又は第２摺動部で生じる振動・騒音も低減できる。さらに、ゲル状部材の弾力性によって、直動する伝達部材と回動する鍵又は質量体との当接に対する緩衝作用を付与できる。これによっても、第１摺動部又は第２摺動部で生じる振動・騒音を低減できる。

また、低摩擦特性を有するゲル状部材として、上記の相互侵入網目構造ハイドロゲル又はセミ相互侵入網目構造ハイドロゲルを用いることで、摩擦低減部材の圧縮変形に対して非常に高い強度を確保することができる。これにより、第１摺動部又は第２摺動部に摺動の摩擦低減と、必要な機械的強度及び耐久性との両方を確保できるようになる。

また、この場合、摩擦低減部材（９６，８６）の周囲には、伝達部材（４２）と質量体（３０）との間、又は伝達部材（４２）と鍵（２０）との間に取り付けた伸縮性を有するフィルム材（９７，８７）が設置されており、摩擦低減部材（９６，８６）は、フィルム材（９７，８７）の内側に充填された溶媒（９８，８８）に浸されているとよい。

上記の相互侵入網目構造ハイドロゲル又はセミ相互侵入網目構造ハイドロゲルからなる摩擦低減部材は、親水性であり、適当な溶媒（例えば、エチレングリコールや水）に接した状態で用いられることで、所望の摩擦低減効果を奏するものである。したがって、上記のように摩擦低減部材をフィルム材の内側に充填した溶媒に浸した状態で設置することで、摩擦低減部材に良好な摩擦低減効果を持たせることができるので、第１摺動部又は第２摺動部に生じる摩擦をより効果的に低減することができる。

また、上記の摩擦低減部材（９２，９４，９６，８６）は、伝達部材（４２）と質量体（３０）の少なくともいずれか、又は伝達部材（４２）と鍵（２０）の少なくともいずれかに取り付けた超高分子量ポリエチレンからなるシート状部材であってもよい。このような超高分子量ポリエチレンからなるシート状部材でも、表面の高い摩擦低減効果が得られるので、第１摺動部又は第２摺動部の摺動による摩擦を効果的に低減することができる。したがって、鍵又は質量体と伝達部材との相対的な摺動を低摩擦で滑らかに行わせることができるので、鍵のスムーズな駆動が実現できる。また、アクチュエータによる力覚制御で生成した駆動力を鍵に対して正確に伝達できるようになるので、鍵の操作感覚を所望のタッチ感に制御可能となる。
なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明によれば、回動する鍵と質量体との間で直動して負荷を伝達する伝達部材を備えた鍵盤装置において、伝達部材と鍵又は質量体との摺動による摩擦を効果的に低減することで、伝達部材と鍵及び質量体のスムーズな動作を確保して、所望の力覚制御及び鍵動作が行えるようになる。

本発明の第１実施形態にかかる鍵盤装置を備えた電子鍵盤楽器の全体構成例を示すブロック図である。 第１実施形態の鍵盤装置を示す図であり、鍵及びその周辺の構成部品を示す概略側面図である。 電磁アクチュエータ及びその周辺の詳細構成を示す部分拡大側面図である。 鍵及び質量体の動作を説明するための図で、（ａ）は、鍵がレスト位置にある状態、（ｂ）は、鍵がエンド位置にある状態を示す図である。 駆動制御回路を含む鍵盤装置の概略構成を示す図である。 力覚付与テーブルの構成例を示す図である。 力覚制御を行った場合の鍵の変位（押鍵量）と反力（荷重）との関係（静特性）を示すグラフである。 鍵盤装置が備える摩擦低減部材の作用を説明するための図で、鍵盤装置における鍵の変位（押鍵量）と鍵から押鍵操作をする指にかかる反力との関係（静特性）を示すグラフである。 本発明の第２実施形態にかかる鍵盤装置が備える電磁アクチュエータ及びその周辺の詳細構成を示す部分拡大側面図で、鍵がエンド位置にあるときの状態を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる鍵盤装置が備える電磁アクチュエータ及びその周辺の詳細構成を示す部分拡大側面図で、鍵がレスト位置にあるときの状態を示す図である。 （ａ）は、プランジャと質量体が摺動する第１摺動部を示す部分拡大図、（ｂ）は、プランジャと鍵が摺動する第２摺動部を示す部分拡大図である。 本発明の第３実施形態にかかる鍵盤装置を示す図で、（ａ）は、第１摺動部を示す部分拡大図、（ｂ）は、第２摺動部を示す部分拡大図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる鍵盤装置を備えた電子鍵盤楽器の全体構成を示すブロック図である。同図に示す電子鍵盤楽器１は、後述する複数の鍵２０を有してなる鍵盤装置１０と、ペダル装置５２と、鍵盤装置１０やペダル装置５２を含む電子鍵盤楽器１の全体を制御するための主制御部５０とを備えている。鍵盤装置１０とペダル装置５２及び主制御部５０など電子鍵盤楽器１の各部は、バス５１を介して互いに接続されている。

図２は、鍵盤装置１０を示す図であり、鍵２０及びその周辺の概略側面図である。また、図３は、鍵盤装置１０が備える後述する電磁アクチュエータ４０及びその周辺の詳細構成を示す部分拡大側面図である。また、図４は、鍵盤装置１０の動作を説明するための図で、（ａ）は、鍵２０が非押鍵位置にある状態を示し、（ｂ）は、鍵２０が押鍵位置にある状態を示している。鍵盤装置１０は、電子鍵盤楽器１の一部である平板状のフレーム１１と、それぞれがフレーム１１に対して回動可能に支持された鍵２０及び質量体（擬似ハンマ）３０と、鍵２０と質量体３０の間に設置した電磁アクチュエータ（駆動力付与手段）４０とを備えて構成されている。なお、以下の説明では、鍵２０の長手方向における両側のうち、電子鍵盤楽器１の演奏者の側を手前あるいは前といい、その反対側を奥あるいは後という。なお、図２では、鍵盤装置１０が備える並設された複数の鍵２０のうち、１個の鍵２０及びその周辺の構成部品を示している。また、同図では、鍵２０が白鍵である場合を示しているが、黒鍵の場合も同様の構成になっている。なお、図示は省略するが、鍵盤装置１０には、鍵２０の動作に応じた楽音を発生させるように、鍵２０の動作を電気的な出力に変換するためのスイッチ接点機構も設けられている。

鍵２０は、前後方向の中間の位置がフレーム１１上の鍵支点１２に支持されている。鍵支点１２は、フレーム１１上で鍵２０の配列方向に沿って延びるバランスレール１２ａの上に立設した支点ピン１２ｂを備えており、鍵２０は、支点ピン１２ｂに支持されている。鍵２０は、前端２０ａ及び後端２０ｂが鍵支点１２を中心に上下方向へ回動可能であり、演奏者による押鍵部２０ｃへの押鍵操作に応じて回動するようになっている。また、鍵２０の前端２０ａの下方には、フロントピン１３が立設されている。フロントピン１３は、その上端が鍵２０の裏面側に挿入されており、回動する鍵２０の前端２０ａの横方向の振れを規制するものである。

鍵２０の後端２０ｂの下方には、鍵上限ストッパー２１が設置されており、前端２０ａの下方には、鍵下限ストッパー２２が設置されている。鍵上限ストッパー２１及び鍵下限ストッパー２２は、いずれもフレーム１１の上面に固定されたフェルトなどの緩衝材を備えて構成されている。鍵上限ストッパー２１は、図４（ａ）に示す非押鍵位置にある鍵２０の後端２０ｂの下面に当接し、鍵２０の回動を非押鍵位置で規制する。一方、鍵下限ストッパー２２は、図４（ｂ）に示す押鍵位置にある鍵２０の前端２０ａの下面に当接し、鍵２０の回動を押鍵位置で規制する。

また、鍵支点１２より後方のフレーム１１上には、質量体３０を支持するための柱状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、フレーム１１上で隣接する鍵２０の間から複数鍵域ごとに１つの割合で各鍵２０の真上に張り出している。この支持部１４は、所定間隔で前後に配置された前壁１４ａと後壁１４ｂを備えている。前壁１４ａと後壁１４ｂは、いずれも垂直に立設されて、鍵２０よりも高い位置まで延びている。

支持部１４に支持された質量体３０は、各鍵２０に対応して設置されており、鍵支点１２よりも後側の真上位置に設置されている。質量体３０は、支持部１４の前壁１４ａの上端に設けた質量体支点３１から後方に延びる直線棒状のシャンク部３２と、該シャンク部３２の先端に取り付けた所定の質量を有する質量部（錘）３３とを備えて構成されている。シャンク部３２は、質量体支点３１に回動自在に支持されており、鍵２０の長手方向に沿う垂直面内で上下に回動するようになっている。質量部３３は、シャンク部３２の先端においてその回動方向に沿って延びる棒状に形成されている。この質量体３０は、質量体支点３１を中心にシャンク部３２を腕として質量部３３が鍵２０の後端近傍の上方で上下方向に回動するようになっている。

支持部１４の後壁１４ｂには、質量体３０の回動を規制するための質量体上限ストッパー３４及び質量体下限ストッパー３５が設けられている。質量体下限ストッパー３５は、下限位置に回動した質量体３０のシャンク部３２を当接させるものであり、質量体上限ストッパー３４は、上限位置に回動した質量体３０のシャンク部３２を当接させるものである。これら質量体下限ストッパー３５及び質量体上限ストッパー３４によって、質量体３０は、図４（ａ）に示すように、シャンク部３２が質量体支点３１から後側の斜め下方向に延びる下限位置と、図４（ｂ）に示すように、シャンク部３２が質量体支点３１から後側の略水平方向に延びる上限位置との間で回動するように規制される。質量体３０は、後述するプランジャ４２を介して鍵２０の動作に連動するようになっており、電磁アクチュエータ４０との協働によって、鍵２０にその演奏操作に対する反力を与えるものである。

鍵２０及び質量体３０に所定の駆動力を付与するための電磁アクチュエータ（駆動力付与手段）４０は、鍵支点１２より後側の鍵２０の上面と、質量体３０のシャンク部３２との間に設置されている。電磁アクチュエータ４０は、双方向駆動型のアクチュエータであり、上下に同軸状に並べて設置した往動コイル４１ａ及び復動コイル４１ｂの二個のソレノイドコイルと、往動コイル４１ａ及び復動コイル４１ｂの内側に嵌挿された１本のプランジャ４２とを備えて構成されている。また、往動コイル４１ａ及び復動コイル４１ｂの外周には、それらを囲むヨーク４０ａ，４０ｂが設置されている。

ヨーク４０ａ，４０ｂは、その後側面が平板状のプレート１５を介して支持部１４の後壁１４ｂの前面に固定されている。したがって、往動コイル４１ａ及び復動コイル４１ｂは、固定側である支持部１４及びフレーム１１に固定されている。プランジャ４２は、往動コイル４１ａ及び復動コイル４１ｂの内側で上下方向に摺動（往復動）自在に設置された柱状の強磁性体からなる胴部４２ａと、胴部４２ａの上端に連結した第１ロッド４２ｂ及び下端に連結した第２ロッド４２ｃを備えている。胴部４２ａと第１ロッド４２ｂ及び第２ロッド４２ｃの軸芯は、垂直方向に向かって一直線状に配列されている。第１ロッド４２ｂの上端には、平板状の板部材４３が固定されている。板部材４３は、第１ロッド４２ｂの上端に固定された水平面状の本体部４３ａと、該本体部４３ａの前端から垂直下方に延びる前辺４３ｂとを有し、横断面が略Ｌ字型に形成されている。

板部材４３の本体部４３ａの上面には、水平面状の上面４４ａを有する台部材４４が固定されている。一方、質量体３０のシャンク部３２における台部材４４に対向する位置には、円筒状のローラ３６が取り付けられている。ローラ３６は、鍵２０の配列方向に沿う水平向きの回転軸３６ｂを中心に回転自在に設置されている。そして、台部材４４の上面４４ａには、緩衝作用を有する緩衝シート９１が貼付されており、さらに、緩衝シート９１の上面には、表面の摩擦低減効果を有する低摩擦シート９２が重ねて貼付されている。これにより、ローラ３６の下側面（円筒面）３６ａが低摩擦シート９２の表面に載置されている。

一方、プランジャ４２の第２ロッド４２ｃの下端には、プランジャキャップ８５が取り付けられている。プランジャキャップ８５の下面８５ｂには、緩衝作用を有する緩衝シート（緩衝部材）９３が貼付されており、さらに、緩衝シート９３の下面には、表面の摩擦低減効果を有する低摩擦シート９４が重ねて貼付されている。これにより、キャプスタンスクリュー２５の頭部２７の上面２７ａが低摩擦シート９４の表面に当接している。

上記の緩衝シート９１，９３の具体例として、衝撃吸収性に優れた人工皮革シートなどを用いることができる。緩衝シート９１，９３による緩衝作用を調節するためには、緩衝シート９１，９３を所定の厚さ寸法に設定するとよい。また、低摩擦シート９２，９４の具体例として、表面の摩擦係数が極めて低い超高分子量ポリエチレン製のシートなどを用いることができる。

電磁アクチュエータ４０は、往動コイル４１ａ及び復動コイル４１ｂに駆動電流が供給されることで、プランジャ４２を双方向へ駆動するようになっている。すなわち、復動コイル４１ｂに駆動電流が供給されると、プランジャ４２は下側へ移動する。これにより、プランジャ４２から鍵２０の鍵支点１２よりも後側に対して下向きの荷重が付与されるので、鍵２０の離鍵方向へかかる荷重が増加する。一方、往動コイル４１ａに駆動電流が供給されると、プランジャ４２は上側へ移動する。これにより、プランジャ４２から鍵２０の鍵支点１２よりも後側に対して下向きにかかる荷重が軽減されるので、鍵２０の離鍵方向へかかる荷重が減少する。

すなわち、鍵２０は、プランジャ４２を介して質量体３０からかかる荷重（質量体３０の質量による荷重）で離鍵方向へ付勢されており、該鍵２０は、電磁アクチュエータ４０による質量体３０からの荷重の低減に伴い、押鍵方向に回動するように構成されている。この場合、鍵２０は、非押鍵時には、自重による押鍵方向への付勢力よりも質量体３０からの離鍵方向への荷重の方が大きいため、押鍵方向への付勢力が打ち消された状態で離鍵位置に停止している。そして、電磁アクチュエータ４０の駆動力による質量体３０からの荷重の低減に伴い、鍵２０の自重による押鍵方向への付勢力が次第に質量体３０からの離鍵方向への荷重よりも大きくなることで、押鍵位置へ回動するようになっている。

また、鍵盤装置１０には、プランジャ４２（プランジャ４２）の位置を検出するための位置センサ（動作検出手段）４７が設置されている。位置センサ４７は、図３に示すように、ヨーク４０ａ，４０ｂの前側面に設けた受光部４７ａと、板部材４３の前辺４３ｂにおける受光部４７ａに対向する位置に設けた反射面４７ｂとを備え、反射面４７ｂで反射した光を受光部４７ａで受光するように構成した反射式センサである。反射面４７ｂは、上下方向の各位置の反射光量が連続的に変化するように構成されている。したがって、受光部４７ａの出力信号に基づいてプランジャ４２の位置を一義的に特定できる。

次に、図１に示す主制御部５０について説明する。主制御部５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、フラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）５４を備えている。また、ＣＰＵ５１にはタイマ５５が接続されている。ＣＰＵ５１は、鍵盤装置１０を含む電子鍵盤楽器１全体の制御を司る。ＲＯＭ５２やフラッシュメモリ５４には、ＣＰＵ５１が実行する制御プログラムや各種テーブルデータのほか、後述する力覚付与テーブル７５及び自動演奏データ７６が記憶されている。ＲＡＭ５３は、演奏データ、テキストデータなどの各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算処理結果などを一時的に記憶する。タイマ５５は、タイマ割り込み処理における割り込み時間などの各種時間を計時する。

また、電子鍵盤楽器１には、主制御部５０のほか、設定操作部６１、表示装置６３、音声出力部６５、外部記憶装置６６、ＨＤＤ６７、通信インターフェイス６８、ＭＩＤＩインターフェイス６９などが設けられている。通信インターフェイス６８には、外部装置７１を接続でき、ＭＩＤＩインターフェイス６９には、ＭＩＤＩ機器７２を接続できる。また、通信インターフェイス６８は、インターネットなどの通信ネットワーク７３を介して外部のサーバ装置７４との間で通信を行えるようになっている。設定操作部６１には、演奏者が設定操作情報を入力するために用いる不図示の各種スイッチなどが含まれ、スイッチの操作による信号がＣＰＵ５１に供給されるようになっている。外部記憶装置６６やＨＤＤ６７は、上記の制御プログラムを含む各種アプリケーションプログラムや各種楽曲データなどを記憶するものである。表示装置６３は、表示制御回路６２を介してバス５１に接続されており、音声出力部６５は、音源回路６４を介してバス５１に接続されている。

図５は、鍵２０の駆動を制御するための駆動制御回路を含む鍵盤装置１０の概略構成を示す図である。同図に示すように、鍵盤装置１０の駆動制御回路は、主制御部５０と、主制御部５０の指令に応じて電磁アクチュエータ４０の往動コイル４１ａ又は復動コイル４１ｂに駆動用のＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力する制御ドライバ５８及びＰＷＭスイッチング回路５９を備えている。主制御部５０は、図１に示す構成であって、力覚付与テーブル７５及び自動演奏データ７６を記憶したＲＯＭ５２を備えている。位置センサ４７によって検出されたプランジャ４２の位置情報は、主制御部５０に出力されるようになっている。主制御部５０からの制御信号は、制御ドライバ５８及びＰＷＭスイッチング回路５９に入力される。制御ドライバ５８及びＰＷＭスイッチング回路５９は、主制御部５０からの制御信号に基づいて、電磁アクチュエータ４０の往動コイル４１ａ又は復動コイル４１ｂに駆動電流を供給する。

図６は、ＲＯＭ５２に格納された力覚付与テーブル７５の構成例を示す図である。力覚付与テーブル７５は、電磁アクチュエータ４０が発生すべき駆動力のパターンを格納したテーブルである。さらに、力覚付与テーブル７５には、押鍵用テーブル８１と離鍵用テーブル８２とが用意されている。また、これら押鍵用テーブル８１，離鍵用テーブル８２はそれぞれ、反力パターンテーブル８1ａ，８２ａと指令値テーブル８１ｂ，８２ｂを備えている。反力パターンテーブル８1ａ，８２ａは、位置センサ４７の検出値（または該検出値から算出したプランジャ４２の速度、加速度などの値）の信号に対する出力値を参照するためのテーブルである。また、指令値テーブル８１ｂ，８２ｂは、制御ドライバ５８及びＰＷＭスイッチング回路５９に上記の出力値を発生させる指令値を参照するためのテーブルである。

次に、上記構成の鍵盤装置１０の動作について説明する。鍵２０は、鍵支点１２の前後の質量（自重）バランスによって生じる押鍵方向への付勢力と、プランジャ４２を介してかかる質量体３０からの荷重との大小関係によって、押鍵力が作用していない状態では、後端２０ｂの下面が鍵上限ストッパー２１に当接し、前端２０ａの押鍵部２０ｃが最上位置に上昇しており、図４（ａ）に示す非押鍵位置にある。このとき、質量体３０は、シャンク部３２が質量体下限ストッパー３５に当接した下限位置にある。一方、非押鍵位置にある鍵２０が押鍵操作されると、鍵２０は、プランジャ４２を介して質量体３０を押し上げながら鍵支点１２を中心に押鍵方向へ回動する。こうして、前端２０ａの下面が鍵下限ストッパー２２に当接する位置まで回動し、図４（ｂ）に示す押鍵位置となる。鍵２０が押鍵位置のとき、プランジャ４２を介して鍵２０によって押し上げられた質量体３０は、シャンク部３２が質量体上限ストッパー３４に当接する上限位置にある。そして、鍵２０に対する押鍵力が解除されると、鍵２０には、自重で下方へ回動する質量体３０からプランジャ４２を介して荷重が加わる。鍵２０は、この荷重と自重バランスとの両方によって非押鍵位置へ復帰する。

このような質量体３０の慣性質量を利用した鍵２０の動作が行われる際に、電磁アクチュエータ４０でプランジャ４２を双方向へ駆動することで、質量体３０から鍵２０にかかる付勢力をアシストあるいは軽減することができる。したがって、主制御部５０により電磁アクチュエータ４０の駆動を制御することで、押鍵操作に対する反力の力覚制御を行うことができる。

押鍵操作に対する力覚制御についてさらに説明する。本実施形態の鍵盤装置１０では、アコースティックピアノでアクション機構の作用に基づいて指に感じられる独特の鍵タッチ感（抵抗感）を再現すべく、電子鍵盤楽器１の演奏時に電磁アクチュエータ４０でプランジャ４２を駆動することで、当該アコースティックピアノの鍵タッチ感に相当する反力特性を鍵２０に付与するようになっている。この反力特性は、鍵２０の位置によって刻々と変化するものである。したがって、上記の力覚制御を行う際には、位置センサ４７で検出したプランジャ４２の位置情報に基づいた駆動力の付与が行われる。すなわち、まず、位置センサ４７による検出データが主制御部５０に出力される。主制御部５０では、位置センサ４７の検出データに基づくプランジャ４２の位置情報と、ＲＯＭ５２に記憶された力覚付与テーブル７５を参照することにより、制御ドライバ５８及びＰＷＭスイッチング回路５９に対する指令が出される。制御ドライバ５８及びＰＷＭスイッチング回路５９では、主制御部５０の指令に基づいて、駆動電流が往動コイル４１ａ又は復動コイル４１ｂに供給される。こうして、往動コイル４１ａ又は復動コイル４１ｂの駆動で、プランジャ４２に質量体３０側又は鍵２０側への駆動力が付与される。なお、ここでは、力覚付与テーブル７５を参照して電磁アクチュエータ４０での駆動力を決定する場合について説明したが、力覚付与テーブル７５を参照せずに、位置センサ４７で検出したプランジャ４２の位置情報からの演算で電磁アクチュエータ４０での駆動力を決定してもよい。

図７は、電磁アクチュエータ４０による力覚制御を行った場合の鍵２０の変位（押鍵量）と鍵２０から押鍵操作をする指にかかる反力との関係を示すグラフであり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、鍵２０を比較的ゆっくりと押鍵操作したときと離鍵操作したときの反力分布（いわゆる静特性）である。

本実施形態の鍵盤装置１０における鍵２０の力覚制御では、鍵２０にかかる質量体３０の質量あるいは慣性負荷を含む機械的構造によって生じる反力Ｌ１と、電磁アクチュエータ４０で鍵２０に付与される反力Ｌ２とを合わせたもの（図７の一点鎖線）が、押鍵操作を行う演奏者の指にかかる反力となる。この演奏者の指にかかる反力の分布は、質量体３０の反力Ｌ１と電磁アクチュエータ４０で付与される反力Ｌ２との協働によるものであり、それによってアコースティックピアノの反力分布を再現したものとなっている。

ここで、鍵２０の操作に対する反力の分布について詳細に説明する。まず、図７（ａ）に示す押鍵操作の場合を説明する。この場合、押鍵操作を行う演奏者の指にかかる反力は、押鍵量がゼロのときの初期値（荷重ゼロ）から、次に説明する領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃ，領域Ｄの四箇所の変化を含む分布になっている。

領域Ａは、押鍵初期において、静止状態にある鍵２０及び質量体３０の持ち上げが開始される際の静荷重による反力分布である。押鍵初期には、まだ電磁アクチュエータ４０によるプランジャ４２の駆動は無く、鍵２０には質量体３０からの反力のみが作用している。この領域Ａは、静止状態にある鍵２０及び質量体３０の静荷重によるものであるが、アコースティックピアノの押鍵に対する反力特性でも、押鍵初期には、鍵及びハンマの持ち上げによって同様の分布が現れる。領域Ｂは、電磁アクチュエータ４０によるプランジャ４２の駆動が開始された際の反力分布である。この領域Ｂでは、アコースティックピアノのアクション機構で、鍵によるダンパーの持ち上げが開始される際に鍵にかかる反力が再現されている。

領域Ｃは、領域Ｂよりも若干小さい反力の増加量であり、電磁アクチュエータ４０の駆動で創生される反力分布である。領域Ｃでは、アコースティックピアノでの押鍵途中にアクション機構の各部が動作することで鍵に付与される反力が再現されている。領域Ｄは、電磁アクチュエータ４０の駆動で創生される反力の急激かつ大きな増加及び減少を伴う山型の分布である。この領域Ｄでは、アコースティックピアノのアクション機構における、いわゆるジャック抜けに伴い鍵にかかる負荷の急激な変化が再現されている。なお、領域Ｄの後に質量体３０から鍵２０にかかる反力Ｌ１が再度急激に上昇しているが、これは、質量体３０が質量体上限ストッパー３４から受ける反力、あるいは鍵２０が鍵下限ストッパー２２から受ける反力によるものである。

また、図７（ｂ）に示す離鍵操作の反力分布では、領域Ｄのジャック抜け荷重に対応する反力が無いが、それ以外は、概ね図７（ａ）の押鍵操作の場合と同様である。この場合も、アコースティックピアノの鍵操作に対する反力分布が再現されている。

このように、本実施形態の鍵盤装置１０では、質量体３０の作用を含む機械的構造によって生じる反力Ｌ１と、電磁アクチュエータ４０で創生された反力Ｌ２とが合成された反力によって、複雑なアクション機構を有するアコースティックピアノの鍵操作に対して指にかかる反力の分布が忠実に再現されている。

一方、鍵盤装置１０では、電磁アクチュエータ４０によって、プランジャ４２を押鍵に対する反力を鍵２０に与える方向とは逆の方向（この場合は上方）へ駆動することで、鍵２０に対して離鍵方向へ作用する力を低減することができる。したがって、演奏者による鍵２０の操作が行われておらず、鍵２０が非押鍵位置に停止している状態で、電磁アクチュエータ４０でプランジャ４２を上方へ駆動すれば、鍵２０が自重で押鍵方向へ回動する。この動作を利用すれば、演奏者による押鍵操作が無くても、鍵２０を自動的に動作させることができる。したがって、電子鍵盤楽器１において、鍵２０の自動動作（無人動作）を伴う自動演奏が可能となる。

この自動演奏では、ＲＯＭ５２に記憶された自動演奏データ７６に基づき、主制御部５０から制御ドライバ５８及びＰＷＭスイッチング回路５９に対して自動演奏に関する指令が出される。制御ドライバ５８及びＰＷＭスイッチング回路５９は、当該指令に基づいて往動コイル４１ａに駆動電流を供給する。これにより、往動コイル４１ａの駆動でプランジャ４２が上方（質量体３０側）へ移動して、鍵２０は、押鍵位置へ回動する。一方、往動コイル４１ａに対する駆動電流の供給を停止すれば、質量体３０からの荷重でプランジャ４２が下方（鍵２０側）へ移動する。これにより、プランジャ４２から鍵２０に離鍵方向の荷重がかかり、鍵２０は離鍵位置へ回動する。このような動作が自動演奏データ７６による鍵２０の動作情報に合わせたタイミングで行われることで、演奏音に合致した動作を鍵２０に行わせることができる。

ここで、鍵２０を離鍵方向へ回動させるには、上記のように往動コイル４１ａに対する駆動電流の供給を停止することで、質量体３０からの荷重でプランジャ４２を下方（鍵２０側）へ移動させて行う以外にも、復動コイル４１ｂでプランジャ４２を下方へ駆動することで、電磁アクチュエータ４０による鍵２０の離鍵方向へ駆動を伴って行うことも可能である、すなわち、鍵２０を離鍵方向へ回動させる際、鍵２０に対して質量体３０から付与される反力に加えて、電磁アクチュエータ４０で鍵２０に対して離鍵方向への駆動力を付与する。このようにすれば、離鍵方向へ移動する鍵２０の動作応答性を向上させることができる。したがって、鍵２０の動作の見かけを良好にすることができ、自動演奏の質を向上させることができる。

また、鍵２０の自動動作では、自動演奏データ７６に基づいて電磁アクチュエータ４０による双方向の駆動制御を行うことで、鍵２０の押鍵方向及び離鍵方向の動作速度を制御するとよい。このようにすれば、自動演奏データ７６に基づいて電磁アクチュエータ４０が双方向に駆動制御されることで、押離鍵動作に伴う鍵２０の移動速度を所望の速度に調節することが可能となる。したがって、速い押離鍵動作や遅い押離鍵動作を視覚的に再現することができるようになり、自動演奏の質を向上させることができる。

ここで、鍵２０と質量体３０はそれぞれ、鍵支点１２と質量体支点３１を中心とした回動動作を行う一方、プランジャ４２は、往動コイル４１ａ及び復動コイル４１ｂの内側で軸方向に直線動作を行う。したがって、鍵２０、質量体３０、プランジャ４２が一体に動作する際には、プランジャ４２の上端に設置した台部材４４と質量体３０のローラ３６との間で摺動が生じる第１摺動部４８では、上下に直動する台部材４４の上面４４ａに設置した低摩擦シート９２が、質量体３０の動作に伴って回動するローラ３６の下側面３６ａに対して摺接移動する。また、プランジャ４２の下端と鍵２０のキャプスタンスクリュー２５との間で摺動が生じる第２摺動部４９では、上下に直動するプランジャキャップ８５の下面８５ｂに設置した低摩擦シート９４が鍵２０の動作に伴って回動するキャプスタンスクリュー２５の頭部２７の上面２７ａに対して摺接移動する。

図８は、本実施形態の鍵盤装置１０が備える低摩擦シート９２，９４の作用を説明するための図で、鍵盤装置１０における鍵２０の変位（押鍵量）と鍵２０から押鍵操作をする指にかかる反力との関係の静特性を示すグラフである。そして、同図（ａ），（ｂ）は、質量体３０の作用を含む機械的構造によって生じる反力Ｌ１のみ（電磁アクチュエータ４０による駆動力Ｌ２を除いた反力）の分布を示すグラフであって、同図（ａ）は、第１摺動部４８及び第２摺動部４９に低摩擦シート９２，９４を設けていないと仮定した場合の変化を示すグラフであり、同図（ｂ）は、低摩擦シート９２，９４を設けた場合の変化を示すグラフである。また、同図（ｃ）は、同図（ｂ）に示す反力Ｌ１に対して、電磁アクチュエータ４０による駆動力Ｌ２を付加した合計反力Ｌ１＋Ｌ２の変化を示すグラフである。また、同図（ｄ）は、アクション機構を有する従来のアコースティックピアノにおける反力の分布を示すグラフである。

既述のように、本実施形態の鍵盤装置１０では、第１摺動部４８及び第２摺動部４９に設置した低摩擦シート９２，９４によって、質量体３０とプランジャ４２との間、及びプランジャ４２と鍵２０との間の摺動による摩擦を効果的に低減できる。これによって、図８（ｂ）に示す低摩擦シート９２，９４を設けた場合の押鍵過程と離鍵過程とにおける機械的な構造によって生じる反力Ｌ１の差Ｄ２は、図８（ａ）に示す低摩擦シート９２，９４を設けていない場合の反力Ｌ１の差Ｄ１よりも小さくなる。（Ｄ１＞Ｄ２）。したがって、図８（ｃ）に示す機械的構造によって生じる反力Ｌ１に電磁アクチュエータによる駆動力Ｌ２を付加した反力Ｌ１＋Ｌ２の変化を、図８（ｄ）に示すアコースティックピアノにおける反力の分布により近づけることができる。

このように、本実施形態の鍵盤装置１０では、鍵２０及び質量体３０は、それぞれの支点１２，３１を中心とした回動動作を行う一方、プランジャ４２は、軸方向に直線動作を行う。したがって、プランジャ４２と鍵２０との間で摺動が生じる第１摺動部４８と、プランジャ４２と質量体３０との間で摺動が生じる第２摺動部４９では、摺動に伴う摩擦が発生する。この摩擦を低減するための対策として、本実施形態では、台部材４４の上面４４ａに超高分子量ポリエチレンからなる低摩擦シート９２を設置し、かつ、プランジャキャップ８５の下面８５ａにも、超高分子量ポリエチレンからなる低摩擦シート９４を設置している。これにより、第１摺動部４８又は第２摺動部４９の摺動による摩擦を効果的に低減できるので、鍵２０又は質量体３０とプランジャ４２との相対的な摺動を低摩擦で滑らかに行わせることができ、鍵２０のスムーズな駆動が実現できる。また、電磁アクチュエータ４０の駆動による力覚制御で生成した駆動力を鍵２０に対して正確に伝達することができるので、鍵２０の操作感覚を所望のタッチ感に制御可能となる。

また、本実施形態では、台部材４４の上面４４ａには、低摩擦シート９２に加えて緩衝作用を有する緩衝シート９１を設置しており、プランジャキャップ８５の下面８５ｂには、低摩擦シート９４に加えて緩衝作用を有する緩衝シート９３を設置している。これら緩衝シート９１，９３によって、直動するプランジャ４２と回動する鍵２０又は質量体３０との当接に対する緩衝作用を付与できる。したがって、第１摺動部４８又は第２摺動部４９で生じる振動や騒音（メカノイズなど）も低減することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる鍵盤装置について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。これらの点は、他の実施形態についても同様である。

図８及び図９は、本発明の第２実施形態にかかる鍵盤装置１０−２が備える電磁アクチュエータ４０及びその周辺の詳細構成を示す部分拡大側面図で、図８は、鍵２０がエンド位置にあるときの状態を示す図、図９は、鍵２０がレスト位置にあるときの状態を示す図である。また、図１０（ａ），（ｂ）はそれぞれ、鍵盤装置１０−２におけるプランジャ４２と質量体３０の間で摺動が生じる第１摺動部４８−２と、プランジャ４２と鍵２０との間で摺動が生じる第２摺動部４９−２を示す部分拡大図である。本実施形態の鍵盤装置１０−２は、第１実施形態の鍵盤装置１０と比較して、第１摺動部４８−２と第２摺動部４９−２に配置した部品の構成が異なっている。その他の構成は、第１実施形態の鍵盤装置１０と同じである。

すなわち、本実施形態の鍵盤装置１０−２が備える第１摺動部４８−２は、質量体３０のシャンク部３２の下面３２ｂに取り付けた突起部材９５と、台部材４４の上面４４ａに取り付けた摩擦低減部材９６とを当接させた構成である。突起部材９５は、円弧面状に形成された下面９５ｂを有する半円柱状の鋼材からなる。また、摩擦低減部材９６は、所定の厚みを有する板状に形成された低摩擦特性を有するゲル状部材であって、ここではＤＮ（ＤＮ：ダブルネットワーク）ゲル又はＤＮ−Ｌゲルが用いられている。ＤＮゲル又はＤＮ−Ｌゲルの詳細については下記で説明する。そして、シャンク部３２の下面３２ｂと台部材４４の上面４４ａとの間には、摩擦低減部材９６を囲繞してなる伸縮性フィルム９７が取り付けられている。伸縮性フィルム９７は、合成樹脂製のフィルム部材を筒状に形成したもので、その上端９７ａがシャンク部３２の下面３２ｂにおける突起部材９５の周囲に固定されており、下端９７ｂが台部材４４の上面４４ａにおける摩擦低減部材９６の周囲に固定されている。伸縮性フィルム９７の内側には、エチレングリコールからなる溶媒９８が充填されていて、摩擦低減部材９６は、この溶媒９８に浸されている。

また、プランジャ４２と鍵２０との間に設けた第２摺動部４９−２は、キャプスタンスクリュー２５の頭部２７の上面２７ａに取り付けた低摩擦特性を有するゲル状部材からなる摩擦低減部材８６をプランジャキャップ８５の下面８５ｂに当接させた構成である。低摩擦特性を有するゲル状部材からなる摩擦低減部材８６は、第１摺動部４８−２に設置した摩擦低減部材９６と同じＤＮゲル又はＤＮ−Ｌゲルで構成されている。そして、プランジャキャップ８５とキャプスタンスクリュー２５の頭部２７との間には、摩擦低減部材８６を囲繞する伸縮性フィルム８７が取り付けられている。伸縮性フィルム８７は、合成樹脂製のフィルム部材を筒状に形成したもので、上端８７ａがリング状の止めバンド８３でプランジャキャップ８５の外周面に固定されており、下端８７ｂがリング状の止めバンド８４でキャプスタンスクリュー２５の頭部２７の外周面に固定されている。伸縮性フィルム８７の内側には、エチレングリコールからなる溶媒８８が充填されていて、摩擦低減部材８６は、この溶媒８８に浸されている。

ここで、摩擦低減部材８６を構成するＤＮゲル又はＤＮ−Ｌゲルについて説明する。ＤＮゲル又はＤＮ−Ｌゲルに関しては、「新材料・新素材シリーズ 医療用ゲルの最新技術と開発・吉田亮監修・シーエムシー出版・2008/01/11出版」（以下、「参考文献１」という。）、「論文 高強度高分子ゲルの摩擦特性・島津栄一郎，江上正樹，黒川孝幸，Jian Ping GONG・NTN TECHINICAL REVIEW No,76(2008)」（以下「参考文献２」という。）、国際公開ＷＯ2003/093337号公報（以下、「参考文献３」と称す。）などに詳細な構造説明及びその特性についての記載がある。以下のＤＮゲル又はＤＮ−Ｌゲルに関する説明は、参考文献１乃至３に記載された内容のうち、ＤＮゲル又はＤＮ−Ｌゲルの構造及び製造方法に関連する記載を引用したものである。以下の説明により、本実施形態の摩擦低減部材９６，８６を構成するゲル状部材であるＤＮゲル又はＤＮ−Ｌゲルの技術説明とする。

ＤＮゲルは、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造中に、第二のモノマー成分を導入し、第二のモノマー成分を重合し架橋することにより得られる相互侵入網目構造ハイドロゲルの一実施態様である。相互侵入網目構造ハイドロゲルとは、ベースとなる網目構造に、他の網目構造が、ゲル全体において均一に絡みついており、結果としてゲル内に複数の網目構造を形成しているようなゲルを指す。そして、ＤＮ（ダブルネットワーク）ゲルとは、強電解質で剛直なpoly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)gel（PAMPSゲル）を１stネットワーク、とし、中性で柔軟なpoly-acrylamide(PAAm)を２ndネットワークとした相互侵入網目ゲル（IPNゲル）である（参考文献１）。また、ＤＮ−Ｌゲルとは、ＤＮゲルの内部にPAMPSのリニアポリマーを導入し、表面グラフト化したものである（参考文献１）。なお、上記の相互侵入網目構造ハイドロゲルは、ダブルネットワークゲルのみでなく、三重や四重以上の網目構造を有するゲルをも含む概念である。

上記の相互侵入網目構造ハイドロゲル（又はセミ相互侵入網目構造ハイドロゲル）の製造方法については、参考文献３に次の記載がある。「本発明に係るゲルの製造方法を説明する。まず、第二のモノマー成分（電気的に中性である不飽和モノマーを６０モル％以上含む）及び重合開始剤（相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合には架橋剤も）を含有する溶液を調製する。続いて、第一の網目構造を有するゲル｛第一のモノマー成分（電荷を有する不飽和モノマーを１０モル％以上含む）を重合・架橋することにより形成されたシングルネットワークゲル｝をこの溶液に浸漬し、充分な時間をおいて、第二のモノマー成分及び重合開始剤（相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合には架橋剤も）をゲル内に拡散させる。次いで、溶液からゲルを取り出し、このゲル中の第二のモノマー成分を重合（相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合には架橋も）することにより、第一の網目構造の網目に絡まる第二の網目構造（相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合）又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合）が形成される結果、二重網目構造を有するゲルを製造することができる。更に、上記手順と同様の手法で、上記のシングルネットワーク型ゲルではなく、多重網目構造を有するゲルを用いることにより、三重以上の相互侵入網目構造ゲルも製造可能である。」

ＤＮゲルの特性として、参考文献１に次の記載がある。「合成されたＤＮゲルは、驚くべき破断応力を示した。PAMPSゲルは、0.4MPａ、PAAmゲルは0.7Mpaという弱い圧力で破壊されてしまうが、DNゲルは、通常の組成では約20MPａ，圧縮破壊強度に特化した組成では約60MPaもの圧力に耐えることが出来た。これは原料となるゲルのおよそ５０〜２００倍であり、生体軟骨に日常的に掛かっている圧力（３〜１８MPａ）をも凌駕する値となっている。（中略）ＤＮゲルは、他の力学的特性も大変優れている。引張試験においてＤＮゲルの破壊エネルギーを測定したところ、100〜1000J/m²という非常に高い値（PAMPSゲルおよそ1000倍）を示した。また、引張試験による測定では最大で2000%という大きな破断伸びを示した。このように、DNゲルは高い圧縮破断応力や破壊エネルギー、伸縮性などを示す非常に優れた物質であることが分かった。」

また、参考文献２には、ＤＮゲルは親水性であり、通常、溶媒には水が用いられる旨が記載されている。また、同文献には、水よりも低凝固点及び高沸点であるエチレングリコールをＤＮゲルの溶媒として用いることが記載されている。

また、DN−Lゲルの特性として、参考文献１に次の記載がある。「ＤＮ−ＬゲルはＤＮゲルと同程度の強度を保ちつつ、その摩擦係数は約１０^-4と、前項で述べた低摩擦ゲルに匹敵するほどの低い値を持つ。これはＤＮゲルに対して1/100〜1/1000という非常に低い値であり、生体関節軟骨の摩擦係数(0.005〜0.03)を遥かに凌駕するものである。」

本実施形態の鍵盤装置１０−２の説明に戻る。鍵盤装置１０−２では、第１実施形態の鍵盤装置１０と同様、鍵２０がレスト位置とエンド位置の間で移動することで、プランジャ４２及び質量体３０が、図８に示す最上点と図９に示す最下点との間を移動する。この移動において、質量体３０のシャンク部３２に取り付けた突起部材９５は、質量体支点３１を中心に回動し、台部材４４の上面４４ａに取り付けた摩擦低減部材９６は、プランジャ４２と一体に上下に直動する。同様に、鍵２０の上面２０ｄに取り付けたキャプスタンスクリュー２５は、鍵支点１２を中心に回動し、プランジャキャップ８５の下面８５ｂに取り付けた摩擦低減部材８６は、プランジャ４２と一体に上下に直動する。したがって、回動する突起部材９５と直動する摩擦低減部材９６との当接箇所、及び回動するキャプスタンスクリュー２５の頭部２７と直動する摩擦低減部材８６との当接箇所には、摺動による摩擦が必然的に発生する。この場合、摩擦低減部材９６，８６として、上記のＤＮゲル（又はＤＮ−Ｌゲル、以下同じ。）を用いたことで、第１摺動部４８−２及び第２摺動部４９−２の摺動による摩擦を効果的に低減できる。したがって、鍵２０及び質量体３０とプランジャ４２との非常に滑らかな摺動が可能となり、鍵２０及び質量体３０のスムーズな動作を得ることができる。

また、本実施形態では、ＤＮゲルからなる摩擦低減部材９６，８６をエチレングリコールからなる溶媒８８，９８に浸していることで、ＤＮゲルに所望の摩擦低減効果を持たせることができる。これにより、第１摺動部４８−２及び第２摺動部４９−２における効果的な低摩擦を実現できる。また、第１摺動部４８−２で質量体３０と台部材４４とに固定された伸縮性フィルム９７、及び第２摺動部４９−２で鍵２０とプランジャキャップ８５とに固定された伸縮性フィルム８７は、薄膜状でかつ伸縮性を有しているので、質量体３０とプランジャ４２の動作が互いに干渉を受けずに済み、かつ、鍵２０とプランジャ４２の動作が互いに干渉を受けずに済む。したがって、その点においても、鍵２０及び質量体３０とプランジャ４２とのスムーズな動作を確保することができる。

既述のように、本実施形態の鍵盤装置１０−２では、第１摺動部４８−２及び第２摺動部４９−２に設置したＤＮゲルからなる摩擦低減部材９６，８６によって、質量体３０とプランジャ４２との間、及びプランジャ４２と鍵２０との間の摺動による摩擦を効果的に低減できる。これによって、本実施形態の鍵盤装置１０−２でも、第１実施形態の鍵盤装置１０の作用について説明した図８（ｂ）及び（ｃ）のグラフと同様の効果が得られる。すなわち、摩擦低減部材９６，８６を設けた場合の押鍵過程と離鍵過程とにおける機械的な構造によって生じる反力の差は、摩擦低減部材９６，８６を設けていない場合の反力の差よりも小さくなる。したがって、機械的構造によって生じる反力に電磁アクチュエータによる駆動力を付加した合計反力の変化を、アコースティックピアノにおける反力の分布により近づけることができる。なお、この点は、後述する第３実施形態の鍵盤装置１０−３においても同様である。

以上説明したように、本実施形態の鍵盤装置１０−２によれば、直動するプランジャ４２と回動する鍵２０との間で摺動が生じる第１摺動部４８−２、及び直動するプランジャ４２と回動する質量体３０との間で摺動が生じる第２摺動部４９−２に、当該摺動による摩擦を低減するためのＤＮゲルからなる摩擦低減部材９６，８６を備えたことで、第１摺動部４８−２又は第２摺動部４９−２の摺動による摩擦を効果的に低減できる。また、この摩擦の低減によって、第１摺動部４８−２又は第２摺動部４９−２で生じる振動・騒音も低減できる。さらに、ＤＮゲルが有する弾力性によって、直動するプランジャ４２と回動する鍵２０又は質量体３０との当接に対する緩衝作用を付与できる。これによっても、第１摺動部４８−２又は第２摺動部４９−２で生じる振動・騒音を低減できる。

そして、参考文献１乃至３によれば、上記の摩擦低減部材９６，８６として用いるＤＮゲルは、圧縮変形などに対して非常に高い強度を有するゲル状部材である。したがって、このＤＮゲルを第１摺動部４８−２又は第２摺動部４９−２に設置することで、第１摺動部４８−２又は第２摺動部４９−２の摺動で発生する摩擦を効果的に低減しながら、第１摺動部４８−２又は第２摺動部４９−２に必要な強度及び耐久性を十分に確保できるようになる。

なお、本実施形態では、第１摺動部４８−２が備える摩擦低減部材９６は、上記のように台部材４４の上面４４ａに取り付けるほか、シャンク部３２の下面３２ｂに取り付けてもよい。その場合は、突起部材９５を台部材４４の上面４４ａに取り付けるようにする。また、第２摺動部４９−２が備える摩擦低減部材８６は、上記のようにプランジャキャップ８５の下面８５ｂに取り付けるほか、キャプスタンスクリュー２５の頭部２７の上面２７ａに取り付けてもよい。その場合は、摩擦低減部材８６をプランジャキャップ８５の下面８５ｂに当接させる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態にかかる鍵盤装置について説明する。図１２は、第３実施形態の鍵盤装置１０−３の構成を説明するための図で、（ａ）は、プランジャ４２と質量体３０との間で摺動が生じる第１摺動部４８−３を示す部分拡大図であり、（ｂ）は、プランジャ４２と鍵２０との間で摺動が生じる第２摺動部４９−３を示す部分拡大図である。本実施形態の鍵盤装置１０−３は、第２実施形態の鍵盤装置１０−２が備える第１摺動部４８−２と第２摺動部４９−２の構造に若干の変更を加えたものである。他の構成は、第２実施形態の鍵盤装置１０−２と同じである。

すなわち、本実施形態の鍵盤装置１０−３が備える第１摺動部４８−３は、第２実施形態の第１摺動部４８−２が備えていた鋼材からなる突起部材９５に代えて、ガラス板からなる突起部材９５−３を備えている。突起部材９５−３は、その材質が異なるだけで、形状は、第２実施形態の突起部材９５と同じである。また、伸縮性フィルム９７の内側には、エチレングリコールではなく水からなる溶媒９８−３を充填している。

また、本実施形態の鍵盤装置１０−３が備える第２摺動部４９−３は、プランジャキャップ８５の下面８５ｂに取り付けたＤＮゲル（又はＤＮ−Ｌゲル、以下同じ。）からなる摩擦低減部材８６−３と、キャプスタンスクリュー２５の頭部２７の上面２７ａに取り付けたガラス板８９とを備えており、摩擦低減部材８６−３とガラス板８９とを当接させた構成である。また、伸縮性フィルム８７の内側に充填した溶媒８８−３には、エチレングリコールに代えて水を用いている。

本実施形態の鍵盤装置１０−３でも、直動するプランジャ４２と回動する質量体３０との間で摺動が生じる第１摺動部４８−３、及び直動するプランジャ４２と回動する鍵２０との間で摺動が生じる第２摺動部４９−３に、当該摺動による摩擦を低減するためのＤＮゲルからなる摩擦低減部材８６−３を備えたことで、第１摺動部４８−３又は第２摺動部４９−３の摺動による摩擦を効果的に低減できる。また、この摩擦の低減によって、第１摺動部４８−３又は第２摺動部４９−３で生じる振動・騒音も低減できる。さらに、ＤＮゲルが有する高い弾力性によって、直動するプランジャ４２と回動する鍵２０又は質量体３０との当接に対する緩衝作用を付与できる。これによっても、第１摺動部４８−３又は第２摺動部４９−３で生じる振動・騒音を低減できる。また、ＤＮゲルが有する圧縮変形などに対する高い強度によって、第１摺動部４８−３又は第２摺動部４９−３の摺動で発生する摩擦を効果的に低減しながら、第１摺動部４８−３又は第２摺動部４９−３に必要な強度及び耐久性を確保できるようになる。

なお、本実施形態では、第１摺動部４８−３が備える摩擦低減部材９６と突起部材９５−３は、互いの設置箇所を入れ替えることも可能である。すなわち、摩擦低減部材９６をシャンク部３２の下面３２ｂに設置し、突起部材９５−３を台部材４４の上面４４ａに設置してもよい。また、第２摺動部４９−３が備える摩擦低減部材８６−３とガラス板８９は、互いの設置箇所を入れ替えることも可能である。すなわち、摩擦低減部材８６−３をプランジャキャップ８５の下面８５ｂに設置し、ガラス板８９をキャプスタンスクリュー２５の頭部２７の上面２７ａに設置してもよい。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ 電子鍵盤楽器
１０ 鍵盤装置
１２ 鍵支点
２０ 鍵
２５ キャプスタンスクリュー
２６ 軸部
２７ 頭部
２７ａ 上面
３０ 質量体
３１ 質量体支点
３２ シャンク部
３２ｂ 下面
３３ 質量部
３６ ローラ
３６ａ 下側面
４０ 電磁アクチュエータ
４２ プランジャ（伝達部材）
４４ 台部材
４４ａ 上面
４７ 位置センサ
４８ 第１摺動部
４９ 第２摺動部
５０ 主制御部
８５ プランジャキャップ
８５ｂ 下面
８６ 摩擦低減部材（ゲル状部材）
８７ 伸縮性フィルム（フィルム部材）
８８ 溶媒
８９ ガラス板
９１ 緩衝シート
９２ 低摩擦シート（摩擦低減部材）
９３ 緩衝シート
９４ 低摩擦シート（摩擦低減部材）
９５ 突起部材
９５ｂ 下面
９６ 摩擦低減部材（ゲル状部材）
９７ 伸縮性フィルム（フィルム部材）
９８ 溶媒

Claims (5)

1. 支点を中心に回動可能に支持された鍵と、
   他の支点を中心に回動可能に支持され、前記鍵に対して負荷を与える質量体と、
   前記鍵と前記質量体との間で直線状に進退移動することで、前記鍵と前記質量体の一方からの負荷を他方に伝達する伝達部材と、
   前記伝達部材を前記鍵側と前記質量体側との少なくともいずれかに駆動するアクチュエータと、
   を備え、
   前記鍵に付与される前記質量体からの反力と前記アクチュエータからの駆動力との協働によって前記鍵への押鍵操作に対する力覚制御を行う鍵盤装置であって、
   直動する前記伝達部材と回動する前記質量体とが直接又は他の部材を介して摺動する第１摺動部と、直動する前記伝達部材と回動する前記鍵とが直接又は他の部材を介して摺動する第２摺動部との少なくともいずれかに、前記摺動による摩擦を低減するための摩擦低減部材が設置されている
   ことを特徴とする鍵盤装置。
2. 前記摩擦低減部材は、前記伝達部材と前記鍵との間、又は前記伝達部材と前記質量体との間に介在する低摩擦特性を有するゲル状部材である
   ことを特徴とする請求項１に記載の鍵盤装置。
3. 前記低摩擦特性を有するゲル状部材は、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造中に、第二のモノマー成分を導入し、第二のモノマー成分を重合し場合により架橋することにより得られるセミ相互侵入網目構造ハイドロゲル又は相互侵入網目構造ハイドロゲルである
   ことを特徴とする請求項２に記載の鍵盤装置。
4. 前記ゲル状部材の周囲には、前記伝達部材と前記質量体との間、又は前記伝達部材と前記鍵との間に取り付けた伸縮性を有するフィルム材が設置されており、
   前記ゲル状部材は、前記フィルム材の内側に充填された溶媒に浸されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の鍵盤装置。
5. 前記摩擦低減部材は、前記伝達部材と前記質量体の少なくともいずれか、又は前記伝達部材と前記鍵の少なくともいずれかに取り付けた超高分子量ポリエチレンからなるシート状部材である
   ことを特徴とする請求項１に記載の鍵盤装置。

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