JP2921309B2 - 鍵盤装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鍵盤電子楽器の鍵盤
装置に関し、特に押鍵により接離状態が時間差を有して
変化する複数の接点を設けた鍵盤装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子オルガン，電子ピアノ等の鍵盤電子
楽器において、押鍵時の押圧力の相違により発音特性に
変化を与えて感情表現を可能にするため、所謂タッチレ
スポンス機能を持たせる技術が種々開発されている。

【０００３】従来、このようなタッチレスポンス機能を
備えた電子楽器の鍵盤装置としては、例えば図１０に示
すようなものがある。これは、鍵１を搖動自在に支持す
る鍵盤フレーム２にスペーサ３を介して固定基板４を固
設し、この固定基板４上に設けた接点ラバー部材５を鍵
１のアクチュエータ１ａにより押圧し、この接点ラバー
部材５に設けた第１，第２の可動接点を基板４上に設け
た第１，第２の固定接点に時間差を設けて圧接させるよ
うにしたものである。

【０００４】ここで、接点ラバー部材５はゴム等の弾性
材で一体成形され、図１１に示すように、ドーム状の第
１の膨出部５ａと、この第１の膨出部５ａの側壁５ｂの
下部に形成され下端面に第１の可動接点６Ａを融着した
第１の接点部５ｃと、第１の接点部５ｃの外周部に連設
された第２の膨出部５ｄと、第２の膨出部５ｄの外周部
に連設され第１の可動接点６Ａを含む接点部５ｃより下
方に底面を有するベース部５ｅと、第１の膨出部５ａに
連設された円筒状の押圧部５ｆと、押圧部５ｆの下端部
に第３の膨出部５ｇを介して垂設され下端面に第２の可
動接点６Ｂを融着した円柱状の第２の接点部５ｈとから
なる。

【０００５】この接点ラバー部材５を搭載する基板４上
には、第１，第２の可動接点６Ａ，６Ｂに対応して互い
に非導通のそれぞれ対の第１，第２の固定接点７Ａ，７
Ｂが設けてあり、鍵盤装置に組み込んだ図１０の状態で
は、第１の接点Ａを構成する第１の可動，固定両接点６
Ａ，７Ａの間隔は第２の接点Ｂを構成する第２の可動，
固定両接点６Ｂ，７Ｂの間隔より小さく、押鍵時には１
メイク目に第１の接点Ａが閉成され、２メイク目に第２
の接点Ｂが閉成されてその時間差により押鍵速度データ
が得られるように接点ラバー部材５の形状が設定されて
いる。

【０００６】そして、第１，第２，第３の膨出部５ａ，
５ｄ，５ｇにおける加重を垂直方向にかけた場合の変位
Ｄと押圧部５ｆの上面が受ける反力Ｆとをそれぞれ別個
に独立して測定した結果、図１２に示すような変位〜反
力特性が得られた。いま、第１，第２，第３の膨出部５
ａ，５ｄ，５ｇの特性曲線をそれぞれ線ａ′，ｂ′，
ｃ′、第１の膨出部５ａの立上りピーク反力をＦ１、第
２の膨出部５ｄの最終反力をＦ２、第１の接点Ａの接点
面積をＳ１とすると、１メイク目に加わる第１の接点圧
Ｐ１は、Ｐ１＝Ｆ１−Ｆ２／Ｓ１となる。

【０００７】そこで、従来は第１の可動，固定両接点６
Ａ，７Ａが安定した接点圧を確保するために、線ａ′は
立ち上がり時の反力が急増して垂直に近い特性を示し、
且つ、第２の膨出部５ｄの最終反力Ｆ２と第１の膨出部
５ａのピーク反力Ｆ１との差をできるだけ大きくなるよ
うにそれぞれの形状が設定されていた。また、第１の膨
出部５ａのピーク反力Ｆ１以後の保持部は反力が漸増す
ように線ａ′が右上がりの特性を示すと同時に、第３の
膨出部５ｇの特性を示す線ｃ′も右上がりとなるように
接点ラバー部材５の各部の形状及び寸法が定められてい
た。

【０００８】したがって、これらの第１，第２，第３の
膨出部５ａ，５ｄ，５ｇの特性が合体した接点ラバー部
材５（図１１）の合成変位〜反力特性は図１３のように
なり、この接点ラバー部材５を所定の予圧（プリコンプ
レッション）を与えて鍵盤装置に組み込んだ状態では、
図１３で原点がプラス方向に変位量ｄ′だけずれた位置
となる。

【０００９】図１１に示す非押鍵状態から押鍵によりア
クチュエータ１ａが下降すると、押圧部５ｆが押圧され
て下降し、第１，第２の膨出部５ａ，５ｄの反力に抗し
て図１３に示す変位Ｄ１で１メイク目の第１の接点Ａが
オンとなり、次いで第１の膨出部５ａの反力に抗して変
位Ｄ２で２メイク目の第２の接点Ｂがオンとなる。その
後は第３の膨出部５ｇの反力も作用して押鍵力が漸次増
加する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の鍵盤装置にあっては、図１３から分るよう
に、押鍵初期の１メイク目オンから２メイク目オンに至
る立ち上がり特性α及び２メイク目オン以後の立ち上が
り特性βはいずれも、最も好ましいとされる反力が一定
である理想の特性Ｘ（一点鎖線）からははるかに遠く、
立ち上がり特性αからは歯切れの悪いタッチ感、立ち上
がり特性βからはねばねばしたタッチ感しか得られず、
押鍵時のタッチ感としてはきわめて好ましくないもので
あった。

【００１１】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成で押鍵時のタッチ感を向上させるこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、押鍵により押圧駆動されて弾性変形する
複数の膨出部と、下端面に第１及び第２の可動接点を形
成した第１及び第２の接点部とを弾性部材によって一体
に形成した接点ラバー部材と、この接点ラバー部材を搭
載し上記第１及び第２の接点を構成する第１及び第２の
固定接点を形成した固定基板と、上記第１及び第２の接
点の接離状態の変化の時間差を検出して押鍵速度信号を
出力する押鍵速度検出手段とを有し、上記接点ラバー部
材が主たる反力発生部材を兼ねる鍵盤装置において、上
記接点ラバー部材を、非押鍵状態において上記第１の接
点が閉成状態に保たれ上記第２の接点が開放状態に保た
れ、押鍵時に上記第２の接点が閉成され上記第１の接点
が開放されるように予圧することにより、上記接点ラバ
ー部材が非押鍵状態から所定の大きさの反力を発生し、
その反力が鍵変位の全ストロークにわたってほぼ一定に
なるようにした鍵盤装置を提供するものである。また、
それぞれ弾性部を有する接点部材を複数組み合わせ、接
点部材の開放／閉成状態に応じて押鍵状態を検出する鍵
盤装置であって、上記複数の接点部材のうち少なくとも
一部の接点部材に対して予圧を加え、非押鍵状態から所
定の大きさの反力を発生し、その反力が鍵変位の全スト
ロークにわたってほぼ一定になるようにした鍵盤装置も
提供する。

【００１３】

【作用】この発明による鍵盤装置は上記のように構成す
ることにより、組み込み時の予圧により非押鍵状態にお
いて第１の接点が閉成状態にあり第２の接点は開放状態
に保たれている。

【００１４】この状態から押鍵により接点ラバー部材が
押圧されると、第２の接点が閉成され、さらに押鍵スト
ロークが大きくなると第１の接点が開放される。この第
２の接点オンと第１の接点オフとの時間差は押鍵速度に
反比例するので、その時間差を検出して押鍵速度に応じ
て音色等を制御するタッチレスポンス機能を持たせるこ
とができる。

【００１５】そして、接点ラバー部材の反力が鍵変位の
全ストロークに亘ってほぼ一定になるように複数の膨出
部の形状が設定されているので、押鍵時にきわめて良好
なタッチ感を得ることが可能になる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１はこの発明の一実施例の非押鍵状
態を示す要部断面図、図２はその押鍵途中状態を示す要
部断面図、図３はその押鍵最終状態を示す要部断面図、
図４はその接点ラバー部材の自由状態を示す断面図、図
５はその全体の概略構成を示す断面図である。

【００１７】まず、図５を参照してこの発明を適用した
鍵盤装置の全体構成の概略を説明する。この鍵盤装置
は、多数の白鍵と黒鍵からなる鍵１の後端下部に突設し
た支持部１ｂを鍵盤フレーム２の透孔２ａに緩嵌し、ゴ
ム等の弾性部材８により鍵１を前方に押圧して上下方向
に搖動自在に支持させ、鍵１のほぼ中央の下部にアクチ
ュエータ１ａを、先端部にＬ字状のストッパ部１ｃをそ
れぞれ下垂して一体に形成し、ストッパ部１ｃの突片１
ｃ′を鍵盤フレーム２の透孔２ｂに挿通させ、鍵盤フレ
ーム２に貼着したフェルト等の上限ストッパ９Ａ，下限
ストッパ９Ｂによって鍵１の搖動範囲を規制するように
したものである。

【００１８】鍵盤フレーム２の上面には鍵ガイド２ｃを
切り曲げ加工により一体に突設してその外周面に軟質樹
脂を被着し、断面コの字状の鍵１の両側壁間に緩挿して
鍵１の横振れを防止すると共に、その下面にスペーサ３
を介して固定基板４を固設し、鍵１のアクチュエータ１
ａに対応して固定基板４上に第１，第２の可動接点を備
えた接点ラバー部材１０を搭載する。

【００１９】この接点ラバー部材１０は、図４に示すよ
うに、ドーム状の第１の膨出部１０ａと、第１の膨出部
１０ａの側壁１０ｂの下部に形成した第１の接点部１０
ｃと、第１の接点部１０ｃの外周部に連設した第２の膨
出部１０ｄと、第２の膨出部１０ｄの側壁１０ｄ′の外
周部に連設したベース部１０ｅと、第１の膨出部１０ａ
に連設した円筒状の押圧部１０ｆと、押圧部１０ｆの下
端部に第３の膨出部１０ｇを介して垂設した円柱状の第
２の接点部１０ｈとを、軟質樹脂やゴム等の弾性材によ
って一体に成形したものであり、第１の接点部１０ｃと
第２の接点部１０ｈの下面には、導電ゴム等のチップか
らなる第１，第２の可動接点６Ａ，６Ｂを接点ラバー部
材１０の成形時にそれぞれ一体に融着するかもしくは導
電材を接点面に塗布する。

【００２０】そして、図４に示す自由状態で、先端に第
２の可動接点６Ｂを有する第２の接点部１０ｈのベース
部１０ｅの底面に対する高さが先端に第１の可動接点６
Ａを有する第１の接点部１０ｃの高さより高く（Ｈ２＞
Ｈ１）、且つ、第１，第２，第３の膨出部１０ａ，１０
ｄ，１０ｇをそれぞれ独立して別個に測定した変位〜反
力特性が図６に示す曲線ａ，ｂ，ｃになるように第１，
第２，第３の膨出部１０ａ，１０ｄ，１０ｇの寸法を含
めた形状を設定する。

【００２１】すなわち、第１の膨出部１０ａは自由状態
から押圧されると図６の特性曲線ａに示すようにその反
力が急上昇し、ピーク反力Ｆ１付近からなだらかに下降
するようにし、第３の膨出部１０ｇは自由状態から押圧
されると特性曲線ｃに示すようにその反力は第１の特性
曲線ａの下降部とほぼ同等の傾斜角で原点からなだらか
に上昇し得るようにする。また、第２の膨出部１０ｄの
反力は特性曲線ｂに示すように押圧により第３の膨出部
１０ｇの反力より若干早く上昇し、１メイク目の第１の
接点Ａがオンする変位Ｄ１より急上昇し得るようにす
る。

【００２２】この図６に示す各膨出部の変位〜反力特性
を前述の図１２に示す従来の接点ラバー部材５の各膨出
部の変位〜反力特性と比べて見ると、第２，第３の膨出
部の特性曲線ｂ，ｂ′，ｃ，ｃ′については両者はほぼ
同様であるが、第１の膨出部の特性曲線ａ，ａ′のみが
大きく異なっていることが分る。

【００２３】すなわち、接点ラバー部材５の第１の膨出
部５ａの特性曲線ａ′がピーク反力Ｆ１からさらに僅か
ずつ上昇しているのに対し、接点ラバー部材１０の第１
の膨出部１０ａの特性曲線ａはピーク反力Ｆ１から漸次
下降している。この漸次下降特性は弾性部材の座屈の性
質を用いれば容易に得られるもので、その勾配は第３の
膨出部１０ｇの特性曲線ｃと逆方向とし、かつ、その変
化率の絶対値を同一に設定する。

【００２４】このような図６に示す分解特性曲線を図
４，図１に示すような各膨出部の組合せ形状に基づき合
成特性曲線を作成すると図７に示すようになる。図７に
示す合成特性曲線は第１可動接点６Ａが予圧なしで基板
４に接する位置まで移動するに要する反力Ｆ２に至るま
ではａ曲線のＤ成分とｂ曲線のＤ成分とを加算した値を
とりながら増加し、Ｐ１点に達する。従ってＰ１点のＤ
成分Ｄｆ２はＤｆ２＝Ｄａｆ２＋Ｄｂｆ２となる。

【００２５】その後第２可動接点６Ｂが予圧なしで基板
４に接する位置まで移動するに要する反力Ｆ１に至るま
では図６のａ曲線に従って変位を続け、Ｐ２点に達す
る。Ｐ２点の直後はａ曲線の変化率がほぼゼロで、Ｃ曲
線の変化率が正の所定値をとって変化しているので、わ
ずかな正の加重リップルを生ずる。その後ａ曲線とｃ曲
線とを加算した曲線ａ＋ｃで変位し、ａ曲線の漸次下降
特性に影響されて、合成特性曲線はそれぞれの反力が相
殺され一定の値をとる。

【００２６】以上のように図４の予圧なし状態では図７
においてＦ−Ｄを各軸とする合成特性曲線を示したが、
反力Ｆ１の予圧（プリコンプレッション）を与えておく
と、その構成は初期状態では図１に示すようになり、そ
の合成特性曲線は図７においてＦ′−Ｄを各軸とする合
成特性曲線となる。即ち押圧部１０ｆの上方から鍵のア
クチュエータ１ａでＦ１の予圧を与えて接点ラバー１０
を鍵盤装置に配設すると、図７において原点が正方向に
変位量ｄだけずれた位置になる。これは見方を変える
と、Ｆ′−Ｄを各軸とする合成特性曲線にほかならな
い。

【００２７】ゆえに図５に示す鍵盤装置では鍵変位の全
ストロークに亘りほぼ一定の反力を示す結果となり、前
述した理想の変位〜反力特性Ｘにほぼ一致し、きわめて
良好な鍵タッチ感を得ることができる。

【００２８】そして、図１に示す非押鍵時の状態では、
Ｆ１の予圧を生じているため第１の可動接点６Ａを第１
の固定接点７Ａに押圧させて第１の接点Ａがオンの状態
にあり、第２の可動接点６Ｂは第２の固定接点７Ｂから
離間した状態にある。

【００２９】この状態から押鍵によりアクチュエータ１
ａが押圧部１０ｆを押下すると、図２に示すように第１
の膨出部１０ａが弾性変形して第２の可動接点６Ｂを第
２の固定接点７Ｂに圧接させ、図７の変位Ｄ２，ピーク
反力Ｆ１で２メイク目の第２の接点Ｂがオンの状態とな
る。さらに押鍵を続けると、図６から分るように、曲線
ａで表わされる第１膨出部１０ａの反力がどんどん減少
し、図６，図７で表わされる変位ＤがＤ＝Ｒに達すると
第１の膨出部１０ａの反力が、第２の膨出部１０ｄの反
力より小さくなり、第１の可動接点６Ａが第１の固定接
点７Ａから離間して第１の接点Ａがオフとなる。その後
さらに押鍵して接点ラバー１０を変形させたとしても図
６，図７，図８から明らかなように、この状態は変化し
ない。

【００３０】図８はアクチュエータ１ａの変位と第１，
第２の接点Ａ，Ｂのオン・オフの関係を示すタイミング
チャートである。図６，図７，図８から明らかなよう
に、離鍵動作については、右から左に図を追うように動
作し、押鍵とは反対の軌跡及び動作状態をたどる。

【００３１】また、図９は１メイク，２メイクのオンオ
フの時間を測定して押鍵速度を検出し、発音，消音を行
わせるフロー図であり、１メイク目の第１の接点Ａがオ
ンの状態にある非押鍵状態から、押鍵によりスイッチ状
態が変化する場合を考える。非押鍵状態のときは時間測
定用のカウンタが常にリセットされるように処理されて
いる。即ち、まずカウンタをリセットしてから、２メイ
ク目の第２の接点Ｂがオンかどうかを検出し、オフを検
出していればカウンタが加算されないようにリセットを
かける。オンならばカウンタを加算して１メイク目の第
１の接点Ａがオフしているかどうかを検出する。オフし
ていないＤ＜Ｒの変位状態にある場合には２メイク目の
第２接点Ｂがオンであることを条件にカウンタを逐次加
算する。第１の接点Ａがオフになると、発音処理がされ
ると共に、その時点のカウンタ数値に対応した押鍵速度
データ信号を「カウンタ値⇔速度」データ変換テーブル
を介して発生し、それに応じた音色等の楽音を発音す
る。

【００３２】その後、復鍵時には１メイク目の第１の接
点Ａがオンしているかどうかを検出し、オフしていない
ならＤ＜Ｒの変化状態にあることがわかるので再び接点
Ａがオンしているかを判断する。オンになるとＤ＝Ｒと
等価を判断したことになり、消音処理をする。さらに、
２メイク目の第２の接点Ｂがオフしているかどうかを検
出し、オン中ならＤｉ＜Ｄ＜Ｒの変位状態にあることを
意味し、この状態を維持する。オフならば最初のステッ
プに戻って次の押鍵動作を待機する。上記のような処理
を各チャンネルについて時分割処理することにより押鍵
速度に応じた音色の楽音を発生させることができる。

【００３３】なお、前記実施例ではプリコンプレッショ
ン点をＰ２点（図７）に設定したが、Ｐ２点より少し小
さく設定（Ｐ１からＰ２までの間の任意の点）してもよ
い。なぜなら立上り部が急であるため、ほぼ同様の効果
で期待できるからである。さらに、上記実施例ではこの
発明を押鍵時の反力発生手段として１ドーム２メイクの
接点ラバー部材のみを利用した場合について説明した
が、他に補助的な反力発生手段を併用する場合でも、主
たる反力発生手段が上記の接点ラバー部材である場合に
はこの発明を実施することが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による鍵盤
装置は、接点ラバー部材の付勢手段により非押鍵状態に
おいて第１の接点を閉成状態に、第２の接点を開放状態
に保ち、押鍵時第２の接点を閉成状態に、第１の接点を
開放状態に変化させるようにし、その反力が鍵変位の全
ストロークに亘りほぼ一定になるようにしたので、鍵復
帰ばね等が不要になり、きわめて簡単な構成で良好な鍵
タッチ感を得ることができ、組立性も大幅に向上して安
価に供給することが可能になる。また、複数の接点部材
のうち、少なくとも一部の接点部材に対して予圧を加
え、非押鍵状態から所定の反力を発生し、その反力が鍵
変位の全ストロークにわたってほぼ一定になるようにし
たものは、接点部材の組合わせの自由度が増大し、それ
によってさらに良好な鍵タッチ感を得ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の非押鍵状態を示す要部断
面図である。

【図２】同じくその押鍵途中状態を示す要部断面図であ
る。

【図３】同じくその押鍵最終状態を示す要部断面図であ
る。

【図４】同じくその接点ラバー部材の自由状態を示す断
面図である。

【図５】同じくその全体の概略構成を一部断面にして示
す側面図である。

【図６】同じくその接点ラバー部材の複数の膨出部の変
位とそれに対応する反力とを、それぞれ別個に測定した
場合の各特性曲線を示す変位〜反力特性図である。

【図７】同じく図６の各変位〜反力特性を合体した合成
変位〜反力特性図である。

【図８】同じくその押鍵時の第１，第２接点のオン・オ
フ状態を示すタイミング図である。

【図９】同じくその押鍵時の作動を示すフロー図であ
る。

【図１０】従来の鍵盤装置の概略構成を一部断面にして
示す側面図である。

【図１１】同じくその接点ラバー部材の形状を示す断面
図である。

【図１２】同じくその接点ラバー部材の複数の膨出部の
変位とそれに対応する反力とを、それぞれ別個に測定し
た場合の各特性曲線を示す変位〜反力特性図である。

【図１３】同じく図１２の各変位〜反力特性を合体した
合成変位〜反力特性図である。

【符号の説明】

１…鍵、２…鍵盤フレーム、４…固定基板、５，１０…
接点ラバー部材、５ａ，１０ａ…第１の膨出部、５ｃ，
１０ｃ…第１の接点部、５ｄ，１０ｄ…第２の膨出部、
５ｇ，１０ｇ…第３の膨出部、５ｈ，１０ｈ…第２の接
点部、６Ａ…第１の可動接点、６Ｂ…第２の可動接点、
７Ａ…第１の固定接点、７Ｂ…第２の固定接点、Ａ…第
１の接点、Ｂ…第２の接点

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押鍵により押圧駆動されて弾性変形する
   複数の膨出部と、下端面に第１及び第２の可動接点を形
   成した第１及び第２の接点部とを弾性部材によって一体
   に形成した接点ラバー部材と、該接点ラバー部材を搭載
   し前記第１及び第２の接点を構成する第１及び第２の固
   定接点を形成した固定基板と、前記第１及び第２の接点
   の接離状態の変化の時間差を検出して押鍵速度信号を出
   力する押鍵速度検出手段とを有し、前記接点ラバー部材
   が主たる反力発生部材を兼ねる鍵盤装置において、 前記接点ラバー部材を、非押鍵状態において前記第１の
   接点が閉成状態に保たれ前記第２の接点が開放状態に保
   たれ、押鍵時に前記第２の接点が閉成され前記第１の接
   点が開放されるように予圧することにより、前記接点ラ
   バー部材が非押鍵状態から所定の大きさの反力を発生
   し、その反力が鍵変位の全ストロークにわたってほぼ一
   定になるようにしたことを特徴とする鍵盤装置。
2. 【請求項２】 それぞれ弾性部を有する接点部材を複数
   組み合わせ、接点部材の開放／閉成状態に応じて押鍵状
   態を検出する鍵盤装置であって、前記複数の接点部材の
   うち少なくとも一部の接点部材に対して予圧を加え、非
   押鍵状態から所定の大きさの反力を発生し、その反力が
   鍵変位の全ストロークにわたってほぼ一定になるように
   したことを特徴とする鍵盤装置。