JP2021056315A - 鍵盤装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、鍵の移動量を容易かつ確実に検出することができる鍵盤装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る鍵盤装置１は、押鍵動作によって下方向へ移動する少なくとも一つの鍵２と、鍵２の押鍵動作による移動に応じて変形する歪みセンサ３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、鍵盤装置に関する。

電子ピアノ等の鍵盤装置は、押鍵情報を取得可能なセンサを備える。このセンサとしては、圧電センサや光センサが用いられている。

圧電センサを備える鍵盤装置としては、鍵の下方に間隔を空けて圧電素子フィルムを配置したものが公知である（特開昭５３−１６６１７号公報参照）。この圧電素子フィルムは、並列に設けられる複数の切溝によって、各鍵と対応する複数の単位体に区分されている。この鍵盤装置は、各単位体が、対応する鍵の押鍵情報を出力可能とされている。

光センサを備える鍵盤装置としては、キーベッド上に配置されたセンサ本体と、鍵の下面に取り付けられたシャッタとを有するキーセンサを備えるものが公知である（特開２００１−２２２２８２号公報参照）。このキーセンサは、センサ本体の光軸をシャッタが横切るときの光量の変化に基づいて押鍵情報を検出可能とされている。

特開昭５３−１６６１７号公報 特開２００１−２２２２８２号公報

特許文献１に記載の鍵盤装置は、押鍵動作の有無やアフタータッチ（押鍵状態でのさらなる鍵の押し込み）を検出することは可能であるが、鍵の移動量を検出し難い。また、この鍵盤装置は、圧電素子フィルムとの接触によって鍵の移動が制限されたり、奏者に違和感を与えやすい。

特許文献２に記載の鍵盤装置は、センサ本体とシャッタとの位置関係から打弦のタイミングや打弦速度を検出できる。しかしながら、この鍵盤装置は、センサの実装コストが高くなりやすい。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、本発明の課題は、鍵の移動量を容易かつ確実に検出することができる鍵盤装置を提供することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る鍵盤装置は、押鍵動作によって下方向へ移動する少なくとも一つの鍵と、前記鍵の押鍵動作による移動に応じて変形する歪みセンサとを備える。

前記鍵の非押鍵状態で、前記歪みセンサが前記鍵と直接的又は間接的に接触しているとよい。

前記非押鍵状態で、前記歪みセンサにプリストレスが加わっているとよい。

前記鍵が、前記歪みセンサと接触する突起を有するとよい。

前記鍵の下方に配置され、前記歪みセンサが取り付けられている板状の基板をさらに備え、前記基板が、前記突起が貫通可能な貫通孔を有し、前記歪みセンサが、前記貫通孔に架け渡されているとよい。

前記歪みセンサが帯状の伸縮型抵抗変化センサ素子を有するとよい。

前記伸縮型抵抗変化センサ素子がＣＮＴ繊維を含むとよい。

前記伸縮型抵抗変化センサ素子の伸縮方向の弾性率としては０．１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下が好ましい。

前記歪みセンサが、前記伸縮型抵抗変化センサ素子の表面に弾性体を有するとよい。

当該鍵盤装置は、前記歪みセンサの抵抗値から前記鍵の移動量を検出する検出部を備えるとよい。

当該鍵盤装置は、前記鍵の非押鍵状態における前記歪みセンサの抵抗値を記憶する記憶部を備えるとよい。

当該鍵盤装置は、複数の前記鍵を備え、前記歪みセンサが、前記鍵毎に設けられているとよい。

なお、本発明において、「伸縮型抵抗変化センサ素子」とは、伸縮によって電気抵抗が変化するセンサ素子を意味する。「弾性率」とは、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準拠した値を意味する。

本発明の一態様に係る鍵盤装置は、鍵の押鍵動作による移動に応じて変形する歪みセンサを備えるので、鍵の移動量を容易かつ確実に検出することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る鍵盤装置の鍵の非押鍵状態を示す模式的部分断面斜視図である。 図２は、図１の鍵盤装置の鍵の幅方向から見た側面断面図である。 図３は、図１の鍵盤装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線部分断面図である。 図４は、図１の鍵盤装置の押鍵状態における図２に対応する断面図である。 図５は、図１の鍵盤装置の押鍵状態における図３に対応する断面図である。 図６は、図１の鍵盤装置の複数の鍵と歪みセンサとの配置関係を示す模式的平面図である。 図７は、図１の鍵盤装置における鍵の移動量の検出機構を示す模式図である。 図８は、図１の鍵盤装置とは異なる実施形態に係る鍵盤装置の非押鍵状態を示す図２に対応する断面図である。 図９は、図８の鍵盤装置の非押鍵状態を示す図３に対応する断面図である。 図１０は、図１及び図８の鍵盤装置とは異なる実施形態に係る鍵盤装置の非押鍵状態を示す図３に対応する断面図である。 図１１は、図１、図８及び図１０の鍵盤装置とは異なる実施形態に係る鍵盤装置の非押鍵状態を示す模式的部分断面斜視図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［第一実施形態］
図１の鍵盤装置１は、押鍵動作によって下方向（図１のＹ方向）へ移動する鍵２と、鍵２の押鍵動作による移動に応じて変形する歪みセンサ３とを備える。鍵２の個数は特に限定されるものではなく、一つでもよい。但し、本実施形態では、鍵盤装置１は複数の鍵２を備えるものとして説明する。

当該鍵盤装置１は、電子ピアノ、シンセサイザー、電子オルガン等の電子鍵盤装置である。当該鍵盤装置１は、弦の振動が響板に伝わることで音を発する。当該鍵盤装置１は、公知の機構として、鍵２の移動によって弦を打撃するハンマアクション機構と、弦の振動を止めるためのダンパ（いずれも不図示）とを備える。

（鍵）
図１から図５に示すように、鍵２は、棒状の本体２ａと、本体２ａから下方に突出する突起２ｂとを有する。本体２ａは、ベース２１上に配置されるバランスレール２２によって上下方向に揺動可能に支持されている。本体２ａは、奏者に押下される押鍵面１１と押鍵面１１に対応する下面１２とを有する。突起２ｂは、下面１２から下方に突出している。

突起２ｂは、歪みセンサ３と接触可能である。突起２ｂは、押鍵動作によって歪みセンサ３を下方に押し込み可能な押込み部として機能する。そのため、突起２ｂは、平面視において、押鍵状態で歪みセンサ３と重なり合う位置に配置される。当該鍵盤装置１は、鍵２が歪みセンサ３と接触する突起２ｂを有することで、押鍵動作による鍵２の移動量（ストローク）を歪みセンサ３によって容易かつ直接的に検出することができる。なお、突起２ｂは、押鍵動作を阻害しないよう、押鍵状態でベース２１や後述の基板４とは接触しないことが好ましい。

突起２ｂの具体的形状としては、特に限定されるものではなく、例えば円柱状、多角柱状、円錐台状、多角錐台状等が挙げられる。突起２ｂの先端部（下端部）の形状としては、特に限定されるものではないが、歪みセンサ３と接触する端部が面取りされていることが好ましい。より詳しくは、図３及び図５に示すように、突起２ｂの先端部は、歪みセンサ３の長手方向に沿って丸められていることが好ましい。突起２ｂの歪みセンサ３と接触する部分に角があると、歪みセンサ３の当該角と接触する部分に応力が集中し、歪みセンサ３が損傷するおそれがある。これに対し、突起２ｂの歪みセンサ３と接触する部分が丸められていると、歪みセンサ３の損傷を抑制できると共に、歪みセンサ３との接触状態で突起２ｂが移動した際の歪みセンサ３に対する突起２ｂの摩擦抵抗を小さくして、歪みセンサ３の負担を減らすことができる。また、図２に示すように突起２ｂの本体２ａの長手と平行な方向（図１におけるＸ軸方向）の長さは、歪みセンサ３の幅よりも大きいことが好ましい。これにより、突起２ｂと歪みセンサ３との接触面積を大きくし、歪みセンサ３の一部分に応力が集中することを抑制できる。

（歪みセンサ）
歪みセンサ３は、押鍵動作による鍵２の移動によって電気抵抗が変化する歪みセンサ素子１３を有する。歪みセンサ素子１３は、それ自体が伸縮可能な弾性力を備える。歪みセンサ素子１３は、伸縮量に対する電気抵抗の変化が線形である。これにより、当該鍵盤装置１は、従来の圧電センサを用いたものとは異なり、鍵２の移動の全過程を高精度に検出可能である。

当該鍵盤装置１では、歪みセンサ３は歪みセンサ素子１３からなる。なお、歪みセンサ３は、全体として伸縮可能であれば、歪みセンサ素子１３と弾性体との積層体であってもよい。

歪みセンサ３は、帯状である。歪みセンサ３は、押鍵方向（図１のＹ方向）と垂直な方向に配置される。歪みセンサ３は、平面視において突起２ｂの両側で基板４に支持されて両持ち梁状に固定されている。具体的には、当該鍵盤装置１は、鍵２の下方に配置され、歪みセンサ３が取り付けられている板状の基板４を備える。基板４は、突起２ｂが貫通可能な貫通孔４ａを有する。歪みセンサ３は、貫通孔４ａに架け渡されている。

基板４は、ベース２１上に配置されているスペーサ５によって支持されている。基板４の上面（鍵２と対向する側の面）は、ベース２１の上面と平行であってよい。また、鍵２の移動に伴い突起２ｂの突出する方向が変化する場合には、基板４の上面の角度を傾斜させて、突起２ｂが基板４の貫通孔４ａを通過しやすいように調整してもよい。

歪みセンサ３は、貫通孔４ａの対向する側縁間に架け渡されている。歪みセンサ３は、基板４の上面に配置されている。

当該鍵盤装置１は、歪みセンサ３が、突起２ｂが貫通可能な貫通孔４ａに架け渡されているので、歪みセンサ３が押鍵時には押鍵方向に伸長し、押鍵解除時には鍵の戻り方向に収縮する。換言すると、歪みセンサ３は押鍵時には押鍵方向に出っ張るように撓み、押鍵解除時には撓みがなくなるように収縮する。これにより、当該鍵盤装置１は、歪みセンサ３によって鍵２の上下方向の移動量を容易に検出することができる。従来の基板表面に積層された圧電センサを用いたもののように、鍵がセンサに接触してもセンサが上下方向にほとんど変形しないものと比較して、当該鍵盤装置１は鍵が自由に移動でき、さらに移動量の検出もできる。

鍵２の長手方向における歪みセンサ３の位置は、装置の特性や奏者の嗜好等によって調整可能である。例えば鍵２の移動量を高精度で検出したい場合には、歪みセンサ３は鍵２の移動量が大きな先端側に配置されることが好ましい。一方、それほど高い感度を必要としない場合には歪みセンサ３は鍵２の移動量の少ないバランスレール２２に近い位置に配置されることが好ましい。その場合には歪みセンサ３の変形量を小さくすることができるので、結果的に歪みセンサ３の寿命を延ばすことにもつながる。

図２及び図３に示すように、鍵２の非押鍵状態で、歪みセンサ３と鍵２とは直接接触している。具体的には、鍵２の非押鍵状態で、歪みセンサ３の貫通孔４ａ内に位置する部分と鍵２の突起２ｂとが直接的に接触している。なお、「歪みセンサと鍵とが直接的に接触する」とは、鍵によって歪みセンサ素子の伸縮部分を押し込み可能な状態で鍵と歪みセンサとが接触していることをいう。

このように、鍵２の非押鍵状態で、歪みセンサ３と鍵２とが直接的に接触していることで、押鍵動作が開始されると同時に歪みセンサ素子１３の抵抗値が変化するため、鍵２の移動における移動量の検出不能領域を無くすことができる。換言すると、図４及び図５に示すように、鍵２の移動量Ｍ１と歪みセンサ３の変形量（撓み量）Ｍ２とを一致させることができ、歪みセンサ３によって鍵２の移動量の全過程を検出することができる。

歪みセンサ素子１３は帯状の伸縮型抵抗変化センサ素子であり、貫通孔４ａを横断している。歪みセンサ素子１３は、長手方向に伸縮可能であり、長手方向の伸縮に応じて電気抵抗が変化する。歪みセンサ素子１３は、貫通孔４ａを跨いだ両端側に一対の電極（図１から図５では不図示）を有し、一対の電極間に位置する部分が長手方向に伸縮する。歪みセンサ素子１３は一対の電極間の抵抗値を測定することで、鍵２の移動量を検出できる。当該鍵盤装置１は、歪みセンサ素子１３が前述の伸縮型抵抗変化センサ素子であることによって、押鍵動作による鍵２の上下方向の移動量を検出しやすい。なお、「帯状」とは、一定の幅を有する長尺のシート状のものを意味する。

前述のように歪みセンサ３は伸縮可能な弾性力を備えた歪みセンサ素子１３からなる。従って、鍵２の本体２ａから突出する突起２ｂは歪み検出素子１３と接触し、感度高く鍵２の移動量を検出できる。

歪みセンサ素子１３は、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）繊維を含む。歪みセンサ素子１３は、多数のＣＮＴ繊維を含む樹脂組成物から構成される。具体的には、歪みセンサ素子１３は、複数のＣＮＴ（単繊維）を歪みセンサ素子１３の長手方向に概略配向した複数の繊維束のシートと、これらの繊維束のシートを被覆する弾性樹脂材料とを有する。この歪みセンサ素子１３は、伸長歪が加えられた場合、内部のＣＮＴ繊維が切断してＣＮＴの端部が離間したり、伸長歪みが緩和されて再接触したりして抵抗値に変化を生じる。

前記ＣＮＴとしては、単層のシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、多層のマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）のいずれを用いることもできる。中でも、導電性や熱容量等の点から、ＭＷＮＴが好ましく、直径１．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＭＷＮＴがさらに好ましい。

歪みセンサ素子１３の伸縮方向（長手方向）の弾性率の下限としては、０．１ＭＰａが好ましく、１ＭＰａがより好ましい。一方、前記弾性率の上限としては、２０ＭＰａが好ましく、１５ＭＰａがより好ましい。前記弾性率が前記下限に満たないと、復元力が不十分となり、鍵２の戻り時の移動量の検出精度が不十分となるおそれがある。逆に、前記弾性率が前記上限を超えると、歪みセンサ素子１３が十分に伸長し難くなり、奏者に違和感を与えたり、歪みセンサ３によって押鍵動作が制限されるおそれがある。

貫通孔４ａ内に位置する部分における歪みセンサ素子１３の長手方向長さ（非伸長状態での長手方向長さ）の下限としては、鍵２のサイズ等にもよるが、０．３ｃｍが好ましく、０．５ｃｍがより好ましい。一方、前記長さの上限としては、２．０ｃｍが好ましく、１．５ｃｍがより好ましい。前記長さが前記下限に満たないと、歪みセンサ素子１３の伸長量が不十分となり、歪みセンサ３によって押鍵動作が制限されるおそれや、歪みセンサ素子１３が伸び切って復元力が不十分となるおそれがある。逆に、前記長さが前記上限を超えると、歪みセンサ素子１３が不必要に長くなると共に、センサの実装が容易でなくなるおそれがある。

次に、図６及び図７を参照して、当該鍵盤装置１の全体構造について説明する。図６に示すように、当該鍵盤装置１は、複数の鍵２（白鍵２ｃ及び黒鍵２ｄ）を備えている。当該鍵盤装置１は、歪みセンサ３（第１歪みセンサ３ａ及び第２歪みセンサ３ｂ）が鍵２毎に設けられている。

詳しく説明すると、当該鍵盤装置１は、複数の白鍵２ｃの下方で、これらの白鍵２ｃの幅方向に延びる第１基板１４と、複数の黒鍵２ｄの下方で、これらの黒鍵２ｄの幅方向に延びる第２基板１５とを有する。第１基板１４は、平面視で白鍵２ｃと１対１で重なり合う複数の第１貫通孔１４ａを有する。複数の第１貫通孔１４ａは、第１基板１４の長手方向に直線状に配置されている。第２基板１５は、平面視で黒鍵２ｄと１対１で重なり合う複数の第２貫通孔１５ａを有する。複数の第２貫通孔１５ａは、第２基板１５の長手方向に直線状に配置されている。一つの第１歪みセンサ３ａは、一つの第１貫通孔１４ａに１対１対応で架け渡されている。一つの第２歪みセンサ３ｂは、一つの第２貫通孔１５ａに１対１対応で架け渡されている。なお、第１基板１４と第２基板１５とは、必ずしも分離している必要はなく、１つの基板が第１基板１４及び第２基板１５を兼ねていてもよい。

当該鍵盤装置１は、複数の第１歪みセンサ３ａが連続した１本の第１センサ母体１３ａを有する。図７に示すように、各第１歪みセンサ３ａは、第１貫通孔１４ａの両側に両端部の抵抗値を取り出す一対の電極１７ａ、１７ｂを有する。第１センサ母体１３ａは、電極１７ａ、１７ｂによって区画された複数の第１歪みセンサ３ａが長手方向に連続する構成とされている。

また、当該鍵盤装置１は、複数の第２歪みセンサ３ｂが連続した１本の第２センサ母体１３ｂを有する。各第２歪みセンサ３ｂは、第２貫通孔１５ａの両側に両端部の抵抗値を取り出す一対の電極を有する。第２センサ母体１３ｂ、電極によって区画された複数の第２歪みセンサ３ｂが長手方向に連続する構成とされている。

当該鍵盤装置１は、歪みセンサ３が鍵２毎に設けられているので、各鍵２の移動量を容易に検出することができる。当該鍵盤装置１は、複数の歪みセンサ３が長手方向に連続したセンサ母体（第１センサ母体１３ａ及び第２センサ母体１３ｂ）を有するので、各鍵２に対応して歪みセンサ３を容易かつ確実に配置することができる。

図７に示すように、当該鍵盤装置１は、歪みセンサ（図７では第１歪みセンサ３ａを図示）の抵抗値から鍵２の移動量を検出する検出部６と、非押鍵状態における歪みセンサ３の抵抗値を記憶する記憶部７とを備える。検出部６は、記憶部７に記憶された抵抗値を非押鍵状態の初期値として、電極１７ａ、１７ｂから取り出された抵抗値からこの初期値を差し引くことで鍵２の移動量を検出する。検出部６としては、例えば公知のブリッジ回路を用いた検出器を用いることができる。記憶部７としては、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置等の記憶媒体を用いることができる。当該鍵盤装置１は、検出部６を備えることで、歪みセンサ３の伸縮量に基づく鍵２の移動量を容易に検出することができる。特に、当該鍵盤装置１は、検出部６が電極１７ａ、１７ｂから取り出された抵抗値から記憶部７に記憶された初期値を差し引くことで、鍵２の移動の全過程を高精度に検出することができる。

＜利点＞
当該鍵盤装置１は、鍵２の押鍵動作による移動に応じて変形する歪みセンサ３を備えるので、鍵２の移動量を容易かつ確実に検出することができる。より詳しくは、当該鍵盤装置１は、鍵２の下方向の移動となる押し込み量に加え、鍵２の上方向の移動となる戻り量を容易かつ確実に検出することができる。当該鍵盤装置１は、鍵２の移動量を検出することで、鍵２のＯＮ、ＯＦＦに加え、鍵２と連動して弦に作用するダンパの動きを鍵２の移動量によって制御することができる。これにより、当該鍵盤装置１は、奏者の所望する音の響きを発しやすい。さらに、当該鍵盤装置１は、鍵２のベロシティ（押鍵速度）及びアフタータッチを容易に検出することができる。

［第二実施形態］
図８及び図９の鍵盤装置３１は、押鍵動作によって下方に移動する少なくとも一つの鍵２と、鍵２の押鍵動作による移動に応じて変形する歪みセンサ３とを備える。当該鍵盤装置３１は、図９に示すように、鍵２の非押鍵状態で、歪みセンサ３にプリストレスが加わっている。当該鍵盤装置３１は、非押鍵状態で、歪みセンサ３にプリストレスが加わっている以外、図１から図７の鍵盤装置１と同様の構成とすることができる。そのため、以下では、前記プリストレスについてのみ説明する。

鍵２はバランスレール２２を支点として支持され、非押鍵状態で押鍵方向と逆（上向き）に戻る方向に力が加えられている。また、鍵２は鍵盤装置３１が備えるストッパー（不図示）によって、非押鍵状態での位置（高さ）よりも反り上がらないようになっている。前記プリストレスは、非押鍵状態で歪センサ３に押鍵方向への撓みが生じるよう、歪みセンサ３の高さ位置を調整することで加えられる。歪みセンサ３の高さ位置を調整するためには、基板４の高さを調整すればよい。基板４の高さの調整は、例えばスペーサ５の長さを調整することで可能である。図９では、歪みセンサ３は、非押鍵状態で、鍵２の突起２ｂによって僅かに押圧されている。これにより、歪みセンサ素子１３には、非押鍵状態でプリストレスが加わっている。そうすることで、押鍵開始時から歪みセンサ素子１３のリニアリティの高い領域での測定ができるようになる。プリストレスによる歪みセンサ素子１３の伸長割合は、歪みセンサ素子１３の非伸長状態から５％から２０％であるとよい。また、当該鍵盤装置３１は、基板４に高さ調整機構を持たせてもよい。これにより、歪みセンサ３のプリストレスの加わり具合を随時調整したり、未使用の時には歪みセンサ３と突起２ｂとを離しておくことができる。

＜利点＞
当該鍵盤装置３１は、非押鍵状態で歪みセンサ３にプリストレスが加わっているので、鍵２の移動量をより高精度に検出することができる。より詳しくは、当該鍵盤装置１は、前述の検出部６が電極１７ａ、１７ｂから取り出された抵抗値から記憶部７に記憶された初期値を差し引くことで、非押鍵状態における歪みセンサ３の抵抗値のゼロ点を確定したうえで、鍵２の移動量をより高精度に検出することができる。

［第三実施形態］
図１０の鍵盤装置４１は、押鍵動作によって下方に移動する少なくとも一つの鍵２と、鍵２の押鍵動作による移動に応じて変形する歪みセンサ４３とを備える。歪みセンサ４３は、歪みセンサ素子１３と、歪みセンサ素子１３の表面に積層される弾性体４４とから構成される。当該鍵盤装置４１は、歪みセンサ４３が歪みセンサ素子１３の表面に弾性体４４を有する以外、図１から図７の鍵盤装置１、或いは図８及び図９の鍵盤装置３１と同様の構成とすることができる。そのため、以下では、弾性体４４についてのみ説明する。

（弾性体）
弾性体４４は、歪みセンサ素子１３に積層されることで、歪みセンサ素子１３と一体的に伸縮する。弾性体４４は層状であり、例えば歪みセンサ素子１３の上面を被覆するように積層されている。弾性体４４は、歪みセンサ素子１３の上面に積層されることで、突起２ｂと接触する。弾性体４４は、歪みセンサ素子１３の下面に積層されてもよいが、突起２ｂの存在する側の上面に積層されることで、歪み検出素子１３の損傷をより減らすことができる。

弾性体４４の主成分としては、例えばゴム及びエラストマーが挙げられる。

前記ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等が挙げられる。

前記エラストマーとしては、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、アミド系エラストマー等が挙げられる。

弾性体４４の弾性率（歪みセンサ素子の伸縮方向における引張弾性率）は、歪みセンサ素子１３の弾性率より大きくてもよい。この場合、弾性体４４は、歪みセンサ素子１３の反力を高めるよう機能する。その結果、当該鍵盤装置４１は、鍵２の戻り機能を高めることができる。一方、弾性体４４の前記弾性率は、歪みセンサ素子１３の弾性率よりも小さくてもよい。この場合、弾性体４４が歪みセンサ素子１３の伸縮に与える影響を小さくできるので、歪みセンサ４３が鍵２の移動に及ぼす影響を十分に抑えることができる。また、当該鍵盤装置４１は、弾性体４４の影響で鍵２の反力が大きくなる可能性がある。鍵２の反力を大きくしたい場合は、鍵２の移動量が大きな先端側に歪みセンサ４３を配置することが好ましい。一方、鍵２の反力を小さく抑えたい場合は、鍵２の移動量の少ないバランスレール２２に近い位置に歪みセンサ４３を配置することが好ましい。

弾性体４４の平均厚さの下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１．０ｍｍがより好ましい。一方、弾性体４４の平均厚さの上限としては、３．０ｍｍが好ましく、２．０ｍｍがより好ましい。前記平均厚さが前記下限に満たないと、歪みセンサ素子１３の補強機能が不十分となるおそれがある。逆に、前記平均厚さが前記上限を超えると、弾性体４４がクッション機能を奏することで、鍵２の移動量と歪みセンサ素子１３の変形量とを十分に同期させ難くなるおそれがある。なお、「平均厚さ」とは、任意の１０点の厚さの平均値をいう。

＜利点＞
当該鍵盤装置４１は、歪みセンサ４３が弾性体４４を有するので、歪みセンサ４３の歪みセンサ素子１３の伸縮に与える影響を制御しつつ、歪みセンサ素子１３を補強することができる。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

前記歪みセンサ素子としては、伸縮性等の観点からは、ＣＮＴ繊維を含む伸縮型抵抗変化センサ素子が好ましい。但し、前記歪みセンサ素子は、繊維の編み物等に導電性樹脂を含侵させた紐状のものであってもよい。

前記歪みセンサは、基板の貫通孔に架け渡される以外の態様で設置することも可能である。例えば、図１１に示すように、歪みセンサ５３は、上下方向に湾曲した状態で、ベース２１と、鍵５２との間に挟まれていてもよい。図１１の歪みセンサ５３は、Ｃ字状に湾曲された弾性部材５４の湾曲部分に積層されている。歪みセンサ５３は、弾性部材５４の湾曲方向に沿って延びている。弾性部材５４は、一端側がベース２１に支持された状態で、他端側が鍵５２の下面に接触している。この構成によると、歪みセンサ５３は、押鍵によって変形する弾性部材５４の曲げによって抵抗が変化することで鍵５２の移動量を検出することができる。つまり、歪みセンサ５３は、直接的には弾性部材５４の曲げを検出することで、間接的に鍵５２の移動量を検出することができる。歪みセンサ５３は、弾性部材５４を介して鍵５２と間接的に接触している。これにより、歪みセンサ５３は、鍵５２の移動量の全過程を検出しやすい。なお、「歪みセンサと鍵とが間接的に接触する」とは、歪みセンサと鍵とが他の部材を介して接触していることをいい、例えば鍵の移動に応じて歪みセンサ素子を伸縮させるための他の部材が存在しており、この他の部材を介して歪みセンサが鍵に接続されることをいう。

例えば図１１に示すように歪みセンサ５３が鍵５２の本体５２ａに間接的に接触可能な場合、或いは歪みセンサが鍵の本体に直接的に接触可能な場合であれば、鍵５２は突起を有していなくてもよい。

当該鍵盤装置は、鍵の移動の全過程を検出することを要しない場合であれば、非押鍵状態で鍵と歪みセンサとが離間していてもよい。

当該鍵盤装置は、非押鍵状態で前記歪みセンサにストレスが加えられていないような場合であれば、前述の記憶部を備えていなくてもよい。

前記歪みセンサは、前記歪みセンサ素子及び前記弾性体以外の他の層や部材を有していてもよい。例えば前記歪みセンサは、前記鍵や前記基板の貫通孔の側縁と接触する部分に保護層を有していてもよい。この保護層は、例えば合成樹脂製とすることができる。この保護層は、前記歪みセンサ素子の変形を阻害しないよう所望の部分にのみ配置されることが好ましい。

前記実施形態では、複数の歪みセンサが連続するセンサ母体を有する構成について説明した。これに対し、当該鍵盤装置は、各々分離された複数の歪みセンサを有する構成を採用することも可能である。この場合、前記歪みセンサは、前記鍵の長手方向と平行に延びるよう配置されてもよい。この構成によると、前記歪みセンサの長さを長くすることができる。これにより、前記歪みセンサの耐久性を高めることができる。

第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態では、鍵２が本体２ａの下面から突出する突起２ｂを備える構成について説明した。一方、前記突起は、バランスレール２２を挟んで押鍵面１１と反対側に位置する本体２ａの上面から突出していてもよい。この場合、歪みセンサは突起の上側に配置される。また、鍵の本体の上面に歪みセンサを配置し、この歪みセンサの上側に歪みセンサを押し込み可能な突起を設けてもよい。

以上説明したように、本発明に係る鍵盤装置は、鍵の移動量を容易かつ確実に検出することができるので、電子鍵盤装置として適している。

１、３１、４１ 鍵盤装置
２、５２ 鍵
２ａ、５２ａ 本体
２ｂ 突起
２ｃ 白鍵
２ｄ 黒鍵
３、４３、５３ 歪みセンサ
３ａ 第１歪みセンサ
３ｂ 第２歪みセンサ
４ 基板
４ａ 貫通孔
５ スペーサ
６ 検出部
７ 記憶部
１１ 押鍵面
１２ 下面
１３ 歪みセンサ素子
１３ａ 第１センサ母体
１３ｂ 第２センサ母体
１４ 第１基板
１４ａ 第１貫通孔
１５ 第２基板
１５ａ 第２貫通孔
１７ａ、１７ｂ 電極
２１ ベース
２２ バランスレール
４４ 弾性体
５４ 弾性部材
Ｍ１ 鍵の移動量
Ｍ２ 歪みセンサの変形量

Claims (12)

1. 押鍵動作によって下方向へ移動する少なくとも一つの鍵と、
   前記鍵の押鍵動作による移動に応じて変形する歪みセンサと
   を備える鍵盤装置。
2. 前記鍵の非押鍵状態で、前記歪みセンサが前記鍵と直接的又は間接的に接触している請求項１に記載の鍵盤装置。
3. 前記非押鍵状態で、前記歪みセンサにプリストレスが加わっている請求項２に記載の鍵盤装置。
4. 前記鍵が、前記歪みセンサと接触する突起を有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の鍵盤装置。
5. 前記鍵の下方に配置され、前記歪みセンサが取り付けられている板状の基板をさらに備え、
   前記基板が、前記突起が貫通可能な貫通孔を有し、
   前記歪みセンサが、前記貫通孔に架け渡されている請求項４に記載の鍵盤装置。
6. 前記歪みセンサが帯状の伸縮型抵抗変化センサ素子を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の鍵盤装置。
7. 前記伸縮型抵抗変化センサ素子がＣＮＴ繊維を含む請求項６に記載の鍵盤装置。
8. 前記伸縮型抵抗変化センサ素子の伸縮方向の弾性率が０．１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下である請求項６又は請求項７に記載の鍵盤装置。
9. 前記歪みセンサが、前記伸縮型抵抗変化センサ素子の表面に弾性体を有する請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の鍵盤装置。
10. 前記歪みセンサの抵抗値から前記鍵の移動量を検出する検出部を備える請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の鍵盤装置。
11. 前記鍵の非押鍵状態における前記歪みセンサの抵抗値を記憶する記憶部を備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の鍵盤装置。
12. 複数の前記鍵を備え、
    前記歪みセンサが、前記鍵毎に設けられている請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の鍵盤装置。
    

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