JP3536317B2 - 自動駆動型鍵盤装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動駆動型鍵盤装置に
関し、詳細には、電子キーボードやアコースティックピ
アノ及びサキソフォン等の釦操作により音高を指定する
管楽器等に使用される自動駆動型鍵盤装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子キーボードやアコーステ
ィックピアノ等においては、各鍵を個々に駆動する鍵駆
動装置を設け、楽曲を構成する一連の楽音に対応する演
奏情報に従ってこの鍵駆動装置により鍵盤を駆動するも
のがある。

【０００３】このような従来の自動駆動型鍵盤装置は、
各鍵毎にソレノイド型の鍵駆動装置やステッピングモー
タとギア機構を組み合わせた鍵駆動装置を設け、これら
の鍵駆動装置に演奏情報に応じて駆動電圧や駆動信号を
供給することにより鍵を回動駆動している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の自動駆動型鍵盤装置にあっては、鍵駆動装置
としてソレノイドやステッピングモータとギア機構の組
み合わせたものを使用していたため、自動駆動型鍵盤装
置全体が大型化するとともに、重量が重く、また消費電
力が大で、電池仕様の電子キーボード等には、適さない
という問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、小型軽量で、消費電力
が少なく、電池仕様の電子キーボード等にも適合した自
動駆動型鍵盤装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の自動駆動型鍵盤
装置は、鍵盤シャーシ上に回動可能に支持された複数の
鍵と、熱を供給されると伸縮する形状記憶合金が前記各
鍵に対応して設けられ、該形状記憶合金の伸縮により前
記各鍵を個々に回動駆動させる鍵駆動手段と、楽曲を構
成する一連の楽音に対応する演奏情報を該楽曲の進行に
従って順次出力する演奏情報出力手段と、前記演奏情報
出力手段から順次出力される演奏情報に基づいて前記鍵
駆動手段に熱を供給し、前記鍵駆動手段により前記複数
の鍵のうち、該演奏情報に対応する鍵を回動駆動させる
熱供給手段と、を備えることにより、上記目的を達成し
ている。

【０００７】この場合、前記鍵駆動手段は、例えば、請
求項２に記載するように、前記鍵盤シャーシに固定され
湾曲部を有する支点部材を有し、前記形状記憶合金が、
該支点部材の該湾曲部に沿って湾曲した形状をなすとと
もに、その一端が前記鍵に、その他端が前記鍵盤シャー
シに固定され、前記熱供給手段により熱が供給される
と、収縮することにより前記支点部材の前記湾曲部を支
点として前記鍵を該支点部材側に牽引して回動駆動させ
るようにしてもよい。

【０００８】また、前記鍵駆動手段における前記形状記
憶合金は、例えば、請求項３に記載するように、その伸
縮方向の一端が、前記鍵の回動中心近傍において、該鍵
に固定されていてもよく、また、例えば、請求項４に記
載するように、その伸縮方向の他端が、前記鍵の押圧部
分の先端近傍において、前記鍵盤シャーシに固定されて
いてもよい。さらに、例えば、請求項５に記載するよう
に、その伸縮方向の一端が前記鍵に、その伸縮方向の他
端が前記鍵盤シャーシに固定され、該形状記憶合金の張
力を調整する張力調整手段を有していてもよい。

【０００９】

【００１０】また、例えば、請求項６に記載するよう
に、前記鍵が回動駆動すべきタイミングよりも、前記鍵
駆動手段に熱の供給を開始してから前記鍵が回動駆動す
るまでの時間分速く前記鍵駆動手段への熱の供給を開始
してもよい。

【００１１】さらに、前記鍵駆動手段は、例えば、請求
項７に記載するように、前記形状記憶合金を冷却する冷
却手段を有していてもよい。

【００１２】この場合、前記冷却手段は、例えば、請求
項８に記載するように、前記形状記憶合金に接して取り
付けられた放熱部材を有していてもよく、また、例え
ば、請求項９に記載するように、前記形状記憶合金を包
囲する冷却室と、該冷却室に冷却空気を送風する送風器
と、を備えていてもよい。

【００１３】また、自動駆動型鍵盤装置は、例えば、請
求項１０に記載するように、前記鍵に加わる荷重を検出
する荷重検出手段をさらに備え、該荷重検出手段が、前
記鍵に加わる荷重が所定値以上であることを検出する
と、前記熱供給手段は、前記鍵駆動手段への熱の供給を
停止してもよい。

【００１４】さらに、自動駆動型鍵盤装置は、例えば、
請求項１１に記載するように、熱を供給されると伸縮す
る形状記憶合金が前記各鍵に対応して設けられ、前記鍵
駆動手段により前記押鍵方向に回動された鍵を該形状記
憶合金の伸縮により個々に復帰させる鍵復帰手段を、さ
らに備え、前記熱供給手段は、前記演奏情報出力手段か
ら順次出力される演奏情報に基づいて前記鍵駆動手段及
び前記鍵復帰手段に熱を供給し、前記鍵駆動手段により
前記複数の鍵のうち該演奏情報に対応する鍵を回動駆動
させるとともに、該回動駆動させた鍵を前記鍵復帰手段
により復帰させるものであってもよい。

【００１５】

【作用】本発明によれば、鍵盤シャーシ上に回動可能に
支持された複数の鍵が設けられており、熱を供給される
と伸縮する形状記憶合金が前記各鍵に対応して設けられ
た鍵駆動手段が、該形状記憶合金の伸縮により各鍵を個
々に回動駆動させる。

【００１６】一方、楽曲を構成する一連の楽音に対応す
る演奏情報を、演奏情報出力手段が、該楽曲の進行に従
って順次出力する。この演奏情報出力手段から順次出力
される演奏情報に基づいて、熱供給手段が、前記駆動手
段に熱を供給し、該駆動手段は、前記複数の鍵のうち、
該演奏情報に対応する鍵を回動駆動させる。

【００１７】したがって、鍵駆動手段として形状記憶合
金を利用して、演奏情報に応じて鍵を自動的に回動駆動
することができ、小型軽量で、消費電力が少なく、電池
仕様の電子キーボード等にも適合した自動駆動型鍵盤装
置を提供することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の自動駆動型鍵盤装置を実施例
に基づいて具体的に説明する。

【００１９】図１から図１２は、自動駆動型鍵盤装置の
第１実施例を示す図であり、電子キーボードに適用した
ものである。

【００２０】図１は、電子キーボード１の全体外観図で
あり、電子キーボード１は、その本体ケース２の表面部
に、複数の白鍵３と黒鍵４、一対のスピーカ５、各種ス
イッチ６及び表示部７等が設けられている。

【００２１】スピーカ５は、白鍵３や黒鍵４で鍵操作さ
れた音響信号や自動演奏を行なう音響信号を拡声出力
し、各種スイッチ６は、電子キーボード１を演奏する上
で必要な各種指示を行なうためのスイッチである。ま
た、表示部７は、例えば、液晶表示装置が使用され、電
子キーボード１から演奏者に通知する各種情報を表示す
る。

【００２２】白鍵３及び黒鍵４は、例えば、全体として
４９鍵設けられ、図２に白鍵３について示すように、鍵
盤シャーシ１０上にその基端部３ｉ（図５参照）がねじ
１１により固定されている。また、鍵盤シャーシ１０
は、ねじ１１により本体ケース２に固定されている。白
鍵３は、その回動中心３ａを支点としてその自由端部３
ｈ（図５参照）を回動可能として鍵盤シャーシ１０に固
定されており、白鍵３の自由端部３ｈの下面には、下方
ストッパー３ｂが、また、白鍵３の中央部下面には、Ｌ
字状の上方ストッパー３ｃが形成されている。白鍵３
は、鍵盤シャーシ１０と白鍵３との間に縮設されたスプ
リング１２により上方に付勢されており、上記上方スト
ッパー３ｃが鍵盤シャーシ１０の下面に形成された上限
規制ストッパー部材１３に当接することにより、その上
方向の位置が規制される。

【００２３】上記鍵盤シャーシ１０には、その鍵盤シャ
ーシ１０の下部を白鍵３の回動中心３ａ側から自由端３
ｊ側に延在するように、ガイド部材１４が取り付けられ
ており、ガイド部材１４は、その白鍵３の回動中心３ａ
側において白鍵３の下方から白鍵３の自由端３ｊ方向に
湾曲する湾曲部１４ａを有している。ガイド部材１４
は、絶縁体で、かつ熱伝導率が高く、剛性の高い材質、
例えば、ＰＩ（ポリアミドイミド）等で形成されてお
り、この熱伝導性により、後述するように、冷却手段と
して機能する。このガイド部材１４の自由端３ｊ側の上
面には、下限規制ストッパー部材１５が取り付けられて
おり、前記白鍵３の下方ストッパー３ｂが当接すること
により、白鍵３の下方向の位置が規制される。また、ガ
イド部材１４の白鍵３の自由端３ｊ側の端部には、ブラ
ケット部１４ｂが設けられており、ブラケット部１４ｂ
には、ねじ桿１６の貫通する孔が形成されている。

【００２４】ねじ桿１６には、電極１７が取り付けられ
ており、ねじ桿１６の他端は、前記ブラケット部１４ｂ
の孔を貫通し、ナット１８とバネ１９によりブラケット
部１４ｂに固定されている。電極１７は、図３に示すよ
うに、形状記憶合金２０の伸縮方向の端部に固着されて
おり、形状記憶合金２０の伸縮方向のもう一方の端部
は、電極２１に固着されている。この電極２１は、白鍵
３の回動中心３ａの近傍であってこの回動中心３ａより
も白鍵３の自由端３ｊ側に固定されている。この形状記
憶合金２０と電極１７及び電極２１とは、図４に電極２
１について示すように、電極２１に形成された突起２１
ａにより形状記憶合金２０を挟持するようにして、挟着
されている。また、電極２１には、挟持部２１ｂが形成
されており、挟持部２１ｂには、その中央部に突起２１
ｃが形成されている。この挟持部２１ｂは、図５に示す
白鍵３に形成された取り付けリブ３ｄを挟持することに
より白鍵３に挟着され、このとき、挟持部２１ｂの突起
２１ｃが取り付けリブ３ｄに形成された孔３ｅに貫入す
ることにより、挟持部２１ｂと取り付けリブ３ｄとが確
実に挟着される。また、電極１７及び電極２１には、リ
ード線２２、２３が、例えば、半田付けにより接続され
ている。

【００２５】なお、図５において、白鍵３には、前記ス
プリング１２を保持するための断面が十字型をなすスプ
リングリテーナ３ｆが形成されており、また、その中央
部下面に断面が十字型をなす接点ノブ３ｇが形成されて
いる。この接点ノブ３ｇの下方には、図２に示すよう
に、接点ゴム２４が配設されており、接点ゴム２４は、
その天面が鍵盤シャーシ１０に固定された基板２５に接
着固定されている。接点ゴム２４は、例えば、シリコン
重合体により成形され、白鍵３の押下方向の回動に伴っ
て接点ノブ３ｇにより付勢されて、図６に破線で示すよ
うに変形することにより、基板２５に形成された一対の
接点端子を接続する。この接点ゴム２４が基板２５の一
対の接点端子を接続すると、その接点端子の対応する白
鍵３が押下（回動）されたことが検出される。

【００２６】前記形状記憶合金２０は、前記ガイド部材
１４に接するように配回され、その伸縮方向の一端が、
鍵盤シャーシ１０に形成されたガイド孔１０ａを貫通し
て上記白鍵３に固定された電極２１に、その伸縮方向の
他端が、前記ブラケット部１４ｂに取り付けられた電極
１７に固着されている。そして、この他端側の電極１７
とブラケット部１４ｂとの間にばね１９が介装されてい
るため、電極１７に形成されたねじ桿１８に螺合された
ナット１８を適宜調整することにより、形状記憶合金２
０を適度な張力を持たせてガイド部材１４に接する状態
で張ることができる。したがって、電極１７に形成され
たねじ桿１６、ナット１８及びばね１９は、全体として
形状記憶合金２０の張力を調整する張力調整手段として
機能する。また、ガイド部材１４は、上述のように、熱
伝導率の高い材質のもので形成されており、また形状記
憶合金２０がこのガイド部材１４に接して張られている
ため、形状記憶合金２０の熱を放熱し、形状記憶合金２
０を冷却する。したがって、ガイド部材１４は、形状記
憶合金２０を冷却する冷却手段として機能する。

【００２７】この形状記憶合金２０は、例えば、Ｎｉ−
Ｔｉ（ニッケル−チタン）系の形状記憶合金が使用さ
れ、線状に成形されている。なお、形状記憶合金２０と
しては、Ｎｉ−Ｔｉ系のものに限るものではなく、例え
ば、Ｎｉ−Ｃｕ（ニッケル−銅）系のものであってもよ
い。このような形状記憶合金２０は、強制的にその長手
方向に、約３％伸ばされる。このとき、常温では、結晶
構造が、変晶マルテンサイトから変形相晶マルテンサイ
トに変形することにより、歪を保持させることができ、
この状態で４０°に加熱されると、その結晶構造がオー
ステナイト相に変形して、伸ばされる前の元の長さに復
帰する。

【００２８】前記黒鍵４は、図７に示すように、上記白
鍵３と同様に、その回動中心４ａを中心として回動可能
に鍵盤シャーシ１０に固定され、その自由端４ｇの下面
には、下方ストッパー４ｂが形成されている。また、黒
鍵４は、その自由端部４ｇ下面に、スプリングリテーナ
４ｃが形成されており、その中央部下面に、接点ノブ４
ｄが形成されている。これら下方ストッパー４ｂ、スプ
リングリテーナ４ｃ及び接点ノブ４ｄは、上記白鍵３の
下方ストッパー３ｂ、スプリングリテーナ３ｆ及び接点
ノブ３ｇと同様の機能を有している。さらに、黒鍵４の
回動中心４ａの近傍でその自由端４ｇ側には、取り付け
リブ４ｅが形成されており、取り付けリブ４ｅには、孔
４ｆが形成されている。この取り付けリブ４ｅには、白
鍵３と同様に、電極２１の挟持部２１ｂが挟着され、こ
の電極２１に挟着された形状記憶合金２０が、黒鍵４の
下方にも同様にガイド部材１４に接して張られる。

【００２９】なお、より少ない伸長量で白鍵３又は黒鍵
４を回動させるために、形状記憶合金２０の一端は、白
鍵３又は黒鍵４の回動中心３ａ又は４ａ近傍に固定され
ている。形状記憶合金２０の伸長力は、白鍵３又は黒鍵
４を押し上げるのに充分な大きさを有する。さらに、形
状記憶合金２０は、より大きな伸長量を得るために、伸
縮方向の一端から他端までの長さを充分とる必要がある
ので、白鍵３又は黒鍵４の回動中心付近からガイド部材
１４を配回し、白鍵３又は黒鍵４の自由端３ｊ又は４ｇ
下方においてブラケット部１４ｂに（調整可能に）固定
されている。この方法であれば、キーボードの厚みを増
すことなく、形状記憶合金２０の長さを充分とることが
できる。

【００３０】この電子キーボード１は、図８に示すよう
に、回路構成されており、記憶部３１、操作部３２、Ｃ
ＰＵ（Central Processing Unit)３３、音源３４、サウ
ンドシステム３５、アクチュエータ制御部３６、鍵アク
チュエータ３７、鍵盤３８及び押鍵情報検出部３９等を
備えている。

【００３１】記憶部３１は、ＲＡＭ（Random Access Me
mory)やＲＯＭ（Read Only Memory)等で構成され、電子
キーボード１としてのプログラムや自動鍵駆動制御処理
プログラムを記憶するとともに、楽曲を構成する一連の
楽音に対応する演奏情報を、複数曲分記憶したり、その
他必要なデータを記憶する。

【００３２】操作部３２は、図１の各種スイッチ６を総
称したものであり、ＣＰＵ３３は、操作部３２の操作状
態を走査して、操作状態に応じて演奏処理等を行なう。

【００３３】ＣＰＵ３３は、記憶部３１内のプログラム
に従って電子キーボード１の各部を制御し、演奏処理を
行なうとともに、自動鍵駆動処理を行なう。特に、ＣＰ
Ｕ３３は、自動鍵駆動モードにおいては、記憶部３１か
ら楽曲を構成する一連の楽音に対応して楽音の音高や音
符長などを指示する演奏情報を読み出し、順次アクチュ
エータ制御部３３に出力するとともに、音源３４に出力
する。

【００３４】音源３４は、ＣＰＵ３３から入力される楽
音情報に対応する楽音信号を発生し、サウンドシステム
３５に出力する。サウンドシステム３５は、前記スピー
カ５やアンプ、Ｄ／Ａ変換器等で構成され、この楽音信
号に基づいて楽音を外部に拡声出力する。

【００３５】アクチュエータ制御部３６は、図９に示す
ように、デコーダ４１、スイッチ群４２及び定電圧源４
３等を備えており、デコーダ４１には、ＣＰＵ３３から
演奏情報が入力される。

【００３６】定電圧源４３は、所定の定電圧＋Ｖを発生
し、スイッチ群４２に出力する。この定電圧源４３に
は、操作部３２から自動鍵駆動モードが選択されたこと
を示す信号が入力され、定電圧源４３は、この信号が入
力されたときのみ定電圧＋Ｖをスイッチ群４２に出力す
る。

【００３７】スイッチ群４２は、白鍵３及び黒鍵４を合
せた４９個のスイッチ４２ａ1 〜４２ａ49を有してお
り、スイッチ群４２の各スイッチ４２ａ1 〜４２ａ49
は、デコーダ４１からの駆動信号によりオン／オフ動作
して、定電圧源４３からの定電圧＋Ｖを鍵アクチュエー
タ３７に出力する。

【００３８】デコーダ４１は、ＣＰＵ３３から入力され
る演奏情報をデコードし、当該演奏情報の音高に対応す
る白鍵３や黒鍵４に対応して設けられたスイッチ群４２
のスイッチａ1 〜４２ａ49のいずれかに対して当該演奏
情報の音の長さに対応した長さの駆動信号を出力する。
すなわち、デコーダ４１は、ＣＰＵ３３から入力される
演奏情報を上述のようにデコードしてその演奏情報の音
高に対応する白鍵３や黒鍵４に対応して設けられたスイ
ッチ群４２のスイッチａ1 〜４２ａ49のいずれかに駆動
信号を出力するが、この駆動信号は、図１０に示すよう
に、音符の長さ、すなわちその演奏情報の音の長さに応
じた数のパルス状の信号である（形状記憶合金２０の音
度を４０゜に保つためパルス状とする）。この場合、上
記形状記憶合金２０が電圧が印加されてからこの電圧に
より発熱してその形状が変化し、押鍵動作が行なわれる
まで所定の時間ｔ（図１０参照）を要するため、ＣＰＵ
３３は、この予熱時間ｔ分だけ当該演奏情報に対応する
楽音がサウンドシステム３５から出力される時間よりも
早くアクチュエータ制御部３６のデコーダ４１に演奏情
報を出力し、デコーダ４１は、この予熱分のパルス状の
駆動信号を例えば１つだけ、スイッチａ1 〜４２ａ49に
出力し、その後、その演奏情報の音の長さに応じた数の
パルス状の駆動信号をスイッチａ1 〜４２ａ49に出力す
る。なお、デコーダ４１には、操作部３２より自動鍵駆
動モードが選択されたことを示す信号が入力され、デコ
ーダ４１は、この信号が入力されているときにのみ、上
記動作を行なう。

【００３９】例えば、デコーダ４１は、演奏情報とし
て、図１０に示すように、４分音符→４分音符→２分音
符→８分音符→８分音符が順次入力されると、予熱分の
パルスを含めて、駆動信号として、例えば、３→３→５
→２→２個のパルスを順次該当するスイッチａ1 〜４２
ａ49に出力する。

【００４０】したがって、スイッチ群４２の各スイッチ
４２ａ1 〜４２ａ49は、デコーダ４１からの駆動信号に
より、演奏情報の音の長さに対応した数だけオン／オフ
を繰り返し、スイッチ４２ａ1 〜４２ａ49がオン／オフ
することにより、鍵アクチュエータ３７には、定電圧源
４３からの定電圧＋Ｖをパルス状に出力する。

【００４１】鍵アクチュエータ３７は、形状記憶合金２
０、電極１７、２１、リード線２２、２３、ねじ桿１
６、ナット１８、ばね１９、ブラケット部１４ｂ、ガイ
ド部材１４及び取り付けリブ３ｄ、４ｅ等を総称したも
のであり、アクチュエータ制御部３６からの定電圧＋Ｖ
は、このリード線２２、２３及び電極１７、２１を介し
て形状記憶合金２０に供給される。形状記憶合金２０
は、定電圧＋Ｖが供給されると、供給される定電圧Ｖの
値と印加時間に応じて発熱し４０゜の温度を保ち、その
間は上記のようにその結晶構造が変化して長手方向に収
縮する。

【００４２】形状記憶合金２０がその長手方向に収縮す
ると、後述するように、白鍵３や黒鍵４がその回動中心
３ａ、４ａを中心として下方（押鍵方向）に回動し、接
点ゴム２４が基板２５の接点を接続する。なお、図８の
鍵盤３８は、上記白鍵３と黒鍵４を総称したものであ
る。この押鍵状態を押鍵情報検出部３９が検出し、ＣＰ
Ｕ３３に出力する。

【００４３】次に作用を説明する。

【００４４】電子キーボード１に自動鍵駆動処理を行な
わせるには、操作部６のスイッチ操作により自動鍵駆動
モードに設定し、演奏曲を選択した後、スタートスイッ
チを投入する。

【００４５】自動鍵駆動モードで演奏曲が選択されてス
タートスイッチが投入されると、ＣＰＵ３３は、記憶部
３１から読み出した演奏情報を上記自動演奏処理による
楽音の発生タイミングよりも上記予熱時間ｔだけ早く演
奏情報をアクチュエータ制御部３６のデコーダ４１に出
力し、デコーダ４１は、ＣＰＵ３３から入力される演奏
情報に応じて、その演奏情報の音高に対応する白鍵３や
黒鍵４に対応して設けられたスイッチ群４２のスイッチ
４２ａ1 〜４２ａ49にその演奏情報の音符の長さに対応
した数のパルス状の駆動信号を出力する。

【００４６】スイッチ群４２の各スイッチ４２ａ1 〜４
２ａ49は、駆動信号が入力されると、その駆動信号に応
じてオン／オフを繰り返し、定電圧源４３から入力され
ている定電圧＋Ｖをこのオン／オフに対応したパルス状
の電圧として鍵アクチュエータ３７の形状記憶合金２０
に出力する。

【００４７】形状記憶合金２０は、電圧が印加される
と、発熱し、その結晶構造がオーステナイト相に変化し
て、図１１に示すように、変形前の形状に復帰すべく、
その長手方向に収縮する。この形状記憶合金２０は、そ
の伸縮方向の一端が白鍵３や黒鍵４の回動中心３ａ、４
ａの近傍において白鍵３や黒鍵４に固定され、その伸縮
方向の他端が白鍵３や黒鍵４の自由端部側において鍵盤
シャーシ１０に固定されており、湾曲部１４ａの形成さ
れたガイド部材１４に接して張られているため、形状記
憶合金２０が収縮すると、形状記憶合金２０は、ガイド
部材１４の湾曲部１４ａを中心として、白鍵３や黒鍵４
を下方に引っ張り、白鍵３や黒鍵４をその回動中心３
ａ、４ａを中心として下方（押下方向）に回動させる。
白鍵３や黒鍵４は、下方に回動すると、その接点ノブ３
ｇ、４ｄが接点ゴム２４を押下し、基板２５に設けられ
た接点を接続する。この基板２５の接点の状態を押鍵情
報検出部３９が検出して、ＣＰＵ３３に出力し、ＣＰＵ
３３は、鍵の駆動状態を認識し、音源３４に対して駆動
した鍵に対応する音高を指示し、音源３４は、この音高
の楽音信号を発生させ、サウンドシステム３５はこの楽
音信号に基づいて楽音を発生させる。自動鍵駆動モード
においては以上のようにして自動演奏が行なわれる。

【００４８】このとき、形状記憶合金２０が白鍵３や黒
鍵４にその回動中心３ａ、４ａの近傍で固着されている
ため、形状記憶合金２０の収縮率が少なくても、白鍵３
や黒鍵４をその押鍵動作を行なわせるのに十分なだけ回
動させることができる。

【００４９】その後デコーダ４１からスイッチ群４２へ
の駆動信号の出力が停止されると、スイッチ４２ａ1 〜
４２ａ49は、開放状態となり、形状記憶合金２０への定
電圧＋Ｖの供給が停止される。

【００５０】このとき、形状記憶合金２０は、定電圧Ｖ
の供給が停止されると、熱伝導性の良好なガイド部材１
４に接しているため、形状記憶合金２０の熱がガイド部
材１４を介して速やかに放熱され、急速に冷却される。
したがって、形状記憶合金２０は、速やかに結晶構造が
変化して変形可能な状態となり、白鍵３や黒鍵４は、ス
プリング１２によりその回動中心３ａ、４ａを中心とし
て回動して元の状態に復帰し、形状記憶合金２０は、再
び図２のように伸長される。その結果、白鍵３や黒鍵４
を速やかに回動動作させることができ、人間が演奏操作
する場合のように、速やかな鍵駆動動作を行なわせるこ
とができる。

【００５１】なお、電子キーボード１は、操作部６でマ
ニュアル演奏が選択され、白鍵３や黒鍵４を使用して人
間がマニュアルで演奏を行なうと、図１２に示すよう
に、形状記憶合金２０は、その押鍵動作により弛みが発
生して、押鍵動作を可能としている。そして、押鍵され
ると、その押鍵動作が、接点ゴム２４が基板２５の接点
を接続することで検出され、通常のマニュアル演奏を行
なうことができる。

【００５２】このように、形状記憶合金２０を利用し
て、演奏情報に応じて鍵盤（白鍵３や黒鍵４）を自動的
に回動駆動することができ、小型軽量で、消費電力が少
なく、電池仕様の電子キーボード等にも十分適用するこ
とができる。

【００５３】図１３〜図１５は、自動駆動型鍵盤装置の
第２実施例を示す図である。

【００５４】本実施例は、形状記憶合金を冷却するのに
送風器を使用したものであり、本実施例の説明にあた
り、上記第１実施例と同様の構成部分には、同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００５５】図１３において、電子キーボード４０の本
体ケース２の側部には、通風窓６１が形成されており、
この通風窓６１を通して、後述するように、冷却用の空
気を本体ケース２内に取り込む。本体ケース２のもう一
方の側部には、図示しない排気窓が設けられている。

【００５６】本体ケース２内の通風窓６１に面する位置
には、図１４に示すように、送風器４２が取り付けられ
ており、送風器６２はモータ６２ａによりファン６２ｂ
を回転させて、通風窓６１から本体ケース２内方向に送
風する。

【００５７】この電子キーボード４０の各白鍵３や黒鍵
４にも、第１実施例と同様に、形状記憶合金２０が固着
されているが、この形状記憶合金２０の下方を包囲する
ように、箱部材６３が配設されており、この箱部材６３
と鍵盤シャーシ１０により冷却室４４が形成されてい
る。そして、上記送風器６２は、この冷却室４４内に通
風窓６１から取り入れた空気を送風し、排気窓から冷却
室４４内の空気を排出する。

【００５８】形状記憶合金２０は、白鍵３や黒鍵４の自
由端３ｊ又は４ｇ側の箱部材６３に取り付けられてお
り、また、白鍵３や黒鍵４の回動中心３ａ、４ａ側から
その自由端３ｊ又は４ｇ側への湾曲部にのみガイド部材
４５が設けられている。このガイド部材４５としては、
上記第１実施例と同様の絶縁体で、かつ熱伝導率が高
く、剛性の高い材質で形成してもよいし、形状記憶合金
２０が送風器６２で冷却されることから、熱伝導率を考
慮せずに、絶縁体で剛性の高い材質のもので形成しても
よい。

【００５９】この電子キーボード４０は、図１５に示す
ように、図８に示した回路構成の他に送風部４６を備え
ている。図１５において、ＣＰＵ３３は、上記第１実施
例と同様の処理を行なうが、その他に、送風部４６の駆
動制御を行なう。

【００６０】この送風部４６は、上記送風器６２や送風
器６２を駆動するための駆動回路等を総称したものであ
り、ＣＰＵ３３からの駆動信号に基づいて送風器４２を
駆動する。

【００６１】したがって、この電子キーボード４０によ
れば、送風器６２により通風窓６１を通して冷却室４４
に外気を導入することができ、この冷却室４４に導入し
た外気により形状記憶合金２０を冷却することができ
る。特に、形状記憶合金２０を箱部材６３で包囲して冷
却室４４を形成しているので、形状記憶合金２０を効率
よく冷却することができる。その結果、形状記憶合金２
０により白鍵３や黒鍵４を適切に回動駆動することがで
きる。

【００６２】なお、この場合、外気温度や形状記憶合金
２０の温度等を検出する温度検出器を設け、この温度検
出器の検出結果に基づいて送風器６２の回転／停止や回
転速度を制御すると、より一層形状記憶合金２０を好適
に冷却することができる。図１６〜図１８は、自動駆動
型鍵盤装置の第３実施例を示す図である。

【００６３】本実施例は、収縮状態にあった形状記憶合
金が元の形状に復帰すべく伸長したときに鍵を押鍵方向
に回動させるものであり、本実施例の説明にあたり、上
記第１実施例と同様の構成部分には、同一の符号を付し
てその説明を省略する。

【００６４】図１６において、電子キーボード５０の白
鍵３には、その回動中心３ａの自由端側の近傍で、白鍵
３の下面にアーム５１が形成されており、アーム５１の
先端には、図１７に示すように、電極５２が固定されて
いる。

【００６５】また、鍵盤シャーシ１０には、このアーム
５１に対応する位置に、リテーナー５３が形成されてお
り、リテーナー５３は、図１７に示すように、その断面
がコの字形をしている。そして、このリテーナー５３の
コの字形の内部に上記白鍵３のアーム５１の一部が侵入
しており、リテーナー５３の白鍵側の端部には、電極５
４が取り付けられている。

【００６６】これらアーム５１の電極５２とリテーナー
５３の電極５４との間には、形状記憶合金５５が張り渡
されており、形状記憶合金５５の両端は、この電極５２
と電極５４に接している。これら各電極５２、５４に
は、電圧を印加するためのリード線５６、５７が接続さ
れている。

【００６７】この形状記憶合金５５は、常温では、強制
的にその長手方向に、縮められ、その状態を保ってお
り、この状態で４０°に加熱されると、その結晶構造が
変形して、縮む前の元の長さに復帰すべく伸長する。

【００６８】なお、図示しないが、黒鍵４も白鍵３と同
様に構成されている。

【００６９】したがって、この電子キーボード５０は、
ＣＰＵ３３が上記第１実施例と同様に、演奏情報をアク
チュエータ制御部３６に出力し、アクチュエータ制御部
３６がその演奏情報に対応する白鍵３や黒鍵４の形状記
憶合金５５に定電圧＋Ｖを印加する。この形状記憶合金
５５は、定電圧＋Ｖが印加されると、発熱し、伸長す
る。形状記憶合金５５が伸長すると、リテーナー５３の
形成された鍵盤シャーシ１０が、本体ケース２に固定さ
れているため、白鍵３のアーム５１に固定された電極５
２が下方に付勢され、これに伴って白鍵３が下方に付勢
される。その結果、白鍵３は、図１８に示すように、回
動中心３ａを中心として下方（押下）方向に回動し、鍵
盤駆動動作が行なわれる。そして、第１実施例と同様に
して、楽音を発生し、自動演奏が行なわれる。

【００７０】図１９は、自動駆動型鍵盤装置の第４実施
例を示す図である。本実施例は、鍵にかかる荷重を検出
して、形状記憶合金への熱の供給を制御するものであ
り、上記第１実施例から第３実施例のいずれにも適用可
能なものである。

【００７１】図１９は、接点ゴム２４の側面断面図であ
り、接点ゴム２４は、上記各実施例と同様に、基板２５
にその天面が固着されている。この接点ゴム２４の接点
部２４ａと基板２５との間には、スイッチ部材６０が配
設されており、スイッチ部材６０は、基板２５に形成さ
れた接点間を接続するように配設されるとともに、接点
ゴム２４の接点部２４ａ方向に突出した状態で湾曲して
配設されている。このスイッチ部材６０は、カーボン粒
子が散在する弾性絶縁体で、接点部材２４ａにより押さ
れていないときには、各カーボン粒子間の距離が充分あ
るため、高抵抗値を有して、基板２５の接点間を開放
し、接点部材２４ａにより押されると、各カーボン粒子
間の距離が狭まっていき、その抵抗値がその付勢力に応
じて減少して、基板２５の接点間にその抵抗値の減少量
に応じた電流を流す。

【００７２】したがって、本実施例では、押鍵動作がな
されていないときには、スイッチ部材６０の抵抗値が高
く、基板２５の接点を開放している。この状態で、上記
各実施例のように、形状記憶合金２０や形状記憶合金５
５に電圧が印加されて押鍵動作が行なわれると、スイッ
チ部材６０の抵抗値が減少し、押鍵動作を検出する。さ
らに、スイッチ部材６０は、接点ゴム２４による付勢力
に応じてその抵抗値が減少するため、この抵抗値の減少
に伴って基板２５の接点間に流れる電流値を検出するこ
とにより、白鍵３や黒鍵４にかかる荷重を検出すること
ができ、電流値が所定値以上、すなわち形状記憶合金２
０又は５５が過剰な荷重により、必要以上に過熱される
状態になると、ＣＰＵ３３は、アクチュエータ制御部３
６に形状記憶合金２０や形状記憶合金５５への電圧の印
加の停止を指示する。

【００７３】したがって、本実施例によれば、接点ゴム
２４の付勢力の大きさ、すなわち、白鍵３や黒鍵４にか
かる荷重を、スイッチ部材６０の抵抗値の変化を基板２
５の接点間に流れる電流値により検出するができ、この
荷重が所定値以上になると、形状記憶合金２０や形状記
憶合金５５への電圧（熱）の供給を停止することができ
る。その結果、形状記憶合金２０や形状記憶合金５５の
劣化を緩和することができるとともに、消費電力をより
一層節減することができる。

【００７４】図２０及び図２１は、自動駆動型鍵盤装置
の第５実施例を示す図である。

【００７５】押鍵された鍵を復帰させる鍵復帰手段を設
けたものであり、本実施例の説明にあたり上記第１実施
例と同様の構成部分には、同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００７６】図２０は、電子キーボード７０の白鍵３に
ついて示した図であり、白鍵３には、上記第１実施例と
同様に、その回動中心３ａの近傍であってこの回動中心
３ａよりも白鍵３の自由端３ｊ側に、電極２１が固定さ
れているとともに、この電極２１の上方に電極７１が固
定されており、電極７１は、前記電極２１と同様の方法
により白鍵３に固定されている。

【００７７】電極７１には、形状記憶合金７２の伸縮方
向の端部が固着されており、形状記憶合金７２の伸縮方
向のもう一方の端部には、電極７３が固着されている。

【００７８】電極７３には、ねじ桿７４が取り付けられ
ており、ねじ桿７４の他端は、ブラケット部７５に形成
された孔を貫通して、ナット７６とバネ７７によりブラ
ケット部７５に固定されている。このブラケット部７５
は、本体ケース２に取り付けられている。

【００７９】この形状記憶合金７２は、第１実施例の形
状記憶合金２０と同様の材質で形成されており、その長
手方向に多少の伸縮性を有している。

【００８０】また、上記電極７１及び電極７３には、そ
れぞれリード線７８とリード線７９が、例えば、半田付
けにより接続されており、図２１に示すアクチュエータ
制御部３６に接続されている。

【００８１】図２１は、電子キーボード７０のブロック
構成図であり、第１実施例と同様の記憶部３１、操作部
３２、ＣＰＵ３３、音源３４、サウンドシステム３５、
アクチュエータ制御部３６、鍵アクチュエータ３７、鍵
盤３８及び押鍵情報検出部３９を備えるとともに、押鍵
復帰用アクチュエータ８０を備えている。

【００８２】この押鍵復帰用アクチュエータ８０は、形
状記憶合金７２、電極７１、電極７３、リード線７８、
リード線７９、ねじ桿７４、ブラケット部７５、ナット
７６及びバネ７７等を総称したものである。

【００８３】また、本実施例のアクチュエータ制御部３
６は、ＣＰＵ３３からの演奏情報に基づいて、第１実施
例と同様に形状記憶合金２０に定電圧を出力するととも
に、形状記憶合金７２に定電圧を出力する。

【００８４】次に、本実施例の作用を説明する。

【００８５】電子キーボード７０は、上記第１実施例の
ようにして、演奏情報に基づいて形状記憶合金２０によ
り白鍵３や黒鍵４を押鍵し、その後、離鍵タイミングに
なると、アクチュエータ制御部３６から定電圧を形状記
憶合金７２に印加して、白鍵３や黒鍵４を強制的に離鍵
状態に復帰させる。

【００８６】すなわち、アクチュエータ制御部３６は、
ＣＰＵ３３からの演奏情報に基づいて、離鍵タイミング
になると、形状記憶合金７２に定電圧を出力する。形状
記憶合金７２は、定電圧が供給されると、発熱して収縮
し、白鍵３や黒鍵４を強制的に離鍵方向に回動させて復
帰させる。

【００８７】このとき、上述のように、ＣＰＵ３３は、
演奏情報による楽音の発生タイミングよりも前記予熱時
間ｔだけ早く演奏情報をアクチュエータ制御部３６に出
力するので、アクチュエータ制御部３６は、この演奏情
報に基づいて、予熱時間ｔだけ早く形状記憶合金７２に
定電圧を印加する。

【００８８】したがって、上記第２実施例のように、送
風器を用いることなく、白鍵３や黒鍵４を、速やかに、
かつ、確実に離鍵方向に回動させて、離鍵状態に復帰さ
せることができ、適切な演奏を行わせることができる。

【００８９】なお、上記各実施例においては、電子キー
ボード適用した場合について説明したが、これに限るも
のではなく、アコースティックピアノやサキソフォン等
の釦操作により音高を指定する管楽器等にも同様に適用
することができる。

【００９０】

【発明の効果】本発明によれば、形状記憶合金を利用し
て、演奏情報に応じて鍵盤を自動的に回動駆動すること
ができるので、自動駆動型鍵盤装置を小型軽量化するこ
とができるとともに、消費電力を低減することができ
る。その結果、電池仕様の電子キーボード等にも十分適
用することができる。

【００９１】また、形状記憶合金は、一端を鍵の回動中
心近傍において鍵に固定され、鍵盤シャーシに固定され
た支点部材の湾曲部に沿って湾曲し、鍵の押圧部分の先
端近傍において鍵盤シャーシに固定されるようにしたの
で、より少ない伸縮量で鍵を回動可能であるとともに、
より小さなスペースで、形状記憶合金の長さを充分確保
でき、その伸縮量をより大きくすることが可能であり、
装置を小型化できる。また冷却手段を設けるようにすれ
ば、形状記憶合金を効率よく冷却することができ、その
結果、形状記憶合金により鍵を適切に回動駆動すること
ができる。

【００９２】さらに、荷重検出手段を設け、鍵に加わる
荷重が所定値を超えると、熱供給手段が鍵駆動手段への
熱の供給を停止するようにすると、形状記憶合金が過剰
に熱せられることが防止され、形状記憶合金の劣化を緩
和することができる。

【００９３】また、押鍵方向に回動された鍵を形状記憶
合金の伸縮により復帰させる鍵復帰手段を設け、押鍵方
向に回動された鍵を演奏情報に応じて復帰させると、鍵
を速やかに、かつ、確実に復帰させることができ、より
一層適切な演奏を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動駆動型鍵盤装置の第１実施例を適用した電
子キーボードの外観図。

【図２】図１の電子キーボードの白鍵部分の部分断面側
面図。

【図３】図１の電子キーボードの形状記憶合金とその取
り付け部材を示す図。

【図４】図３の形状記憶合金と電極との固着状態を示す
図。

【図５】図１の電子キーボードの白鍵の部分断面側面
図。

【図６】図２の接点ゴムの側面断面図。

【図７】図１の電子キーボードの黒鍵の部分断面側面
図。

【図８】図１の電子キーボードの回路構成図。

【図９】図８のアクチュエータ制御部の詳細な回路図。

【図１０】音符、駆動信号及び鍵の位置との関係を示す
図。

【図１１】形状記憶合金による押鍵動作の説明図。

【図１２】マニュアルによる押鍵動作時の動作状態の説
明図。

【図１３】自動駆動型鍵盤装置の第２実施例を適用した
電子キーボードの外観図。

【図１４】図１３の電子キーボードの部分断面側面図。

【図１５】図１３の電子キーボードの回路構成図。

【図１６】自動駆動型鍵盤装置の第２実施例を適用した
電子キーボードの部分断面側面図。

【図１７】図１６の形状記憶合金部分の拡大部分断面斜
視図。

【図１８】図１６の押鍵時の作用説明図。

【図１９】自動駆動型鍵盤装置の第３実施例を適用した
電子キーボードの接点ゴム部分の断面側面図。

【図２０】自動駆動型鍵盤装置の第４実施例を適用した
電子キーボードの白鍵部分の部分断面側面図。

【図２１】図２０の電子キーボードの回路構成図。

【符号の説明】

１、４０、５０、７０ 電子キーボード ２ 本体ケース ３ 白鍵 ３ａ、４ａ 回動中心 ４ 黒鍵 ５ スピーカ ６ スイッチ ７ 表示部 １０ 鍵盤シャーシ １４ ガイド部材 １４ａ 湾曲部 １６ ねじ桿 １７ 電極 １８ ナット １９ ばね ２０、５５ 形状記憶合金 ２１ 電極 ２２、２３ リード線 ２４ 接点ゴム ２５ 基板 ３１ 記憶部 ３２ 操作部 ３３ ＣＰＵ ３４ 音源 ３５ サウンドシステム ３６ アクチュエータ制御部 ３７ 鍵アクチュエータ ３８ 鍵盤 ３９ 押鍵情報検出部 ４１ デコーダ ４２ スイッチ群 ４３ 定電圧源 ７１ 電極 ７２ 形状記憶合金 ７３ 電極 ７４ ねじ桿 ７５ ブラケット部 ７６ ナット ７７ バネ ７８、７９ リード線 ８０ 鍵復帰用アクチュエータ

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鍵盤シャーシ上に回動可能に支持された複
   数の鍵と、 熱を供給されると伸縮する形状記憶合金が前記各鍵に対
   応して設けられ、該形状記憶合金の伸縮により前記各鍵
   を個々に回動駆動させる鍵駆動手段と、 楽曲を構成する一連の楽音に対応する演奏情報を該楽曲
   の進行に従って順次出力する演奏情報出力手段と、 前記演奏情報出力手段から順次出力される演奏情報に基
   づいて前記鍵駆動手段に熱を供給し、前記鍵駆動手段に
   より前記複数の鍵のうち該演奏情報に対応する鍵を回動
   駆動させる熱供給手段と、 を備えたことを特徴とする自動駆動型鍵盤装置。
2. 【請求項２】前記鍵駆動手段は、前記鍵盤シャーシに固
   定され湾曲部を有する支点部材を有し、前記形状記憶合
   金が、該支点部材の該湾曲部に沿って湾曲した形状をな
   すとともに、その伸縮方向の一端が前記鍵に、その伸縮
   方向の他端が前記鍵盤シャーシに固定され、前記熱供給
   手段により熱が供給されると、収縮することにより前記
   支点部材の前記湾曲部を支点として前記鍵を該支点部材
   側に牽引して回動駆動させることを特徴とする請求項１
   記載の自動駆動型鍵盤装置。
3. 【請求項３】前記鍵駆動手段における前記形状記憶合金
   の伸縮方向の一端は、前記鍵の回動中心近傍において、
   該鍵に固定されたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の自動駆動型鍵盤装置。
4. 【請求項４】前記鍵駆動手段における形状記憶合金の伸
   縮方向の他端は、前記鍵の押圧部分の先端近傍におい
   て、前記鍵盤シャーシに固定されたことを特徴とする請
   求項１から請求項３のいずれかに記載の自動駆動型鍵盤
   装置。
5. 【請求項５】前記鍵駆動手段における形状記憶合金は、
   その伸縮方向の一端が前記鍵に、その伸縮方向の他端が
   前記鍵盤シャーシに固定され、該形状記憶合金の張力を
   調整する張力調整手段を有することを特徴とする請求項
   １から請求項４のいずれかに記載の自動駆動型鍵盤装
   置。
6. 【請求項６】前記熱供給手段は、前記鍵が回動駆動すべ
   きタイミングよりも、前記鍵駆動手段に熱の供給を開始
   してから前記鍵が回動駆動するまでの時間分速く前記鍵
   駆動手段への熱の供給を開始することを特徴とする請求
   項１から請求項５のいずれかに記載の自動駆動型鍵盤装
   置。
7. 【請求項７】前記鍵駆動手段は、前記形状記憶合金を冷
   却する冷却手段を有することを特徴とする請求項１から
   請求項 6のいずれかに記載の自動駆動型鍵盤装置。
8. 【請求項８】前記冷却手段は、前記形状記憶合金に接し
   て取り付けられた放熱部材を有することを特徴とする請
   求項７記載の自動駆動型鍵盤装置。
9. 【請求項９】前記冷却手段は、 前記形状記憶合金を包囲する冷却室と、 該冷却室に冷却空気を送風する送風器と、 を備えたことを特徴とする請求項 7 又は請求項８ 記載の
   自動駆動型鍵盤装置。
10. 【請求項１０】前記鍵に加わる荷重を検出する荷重検出
    手段をさらに備え、該荷重検出手段が、前記鍵に加わる
    荷重が所定値以上であることを検出すると、前記熱供給
    手段は、前記鍵駆動手段 への熱の供給を停止することを
    特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の自
    動駆動型鍵盤装置。
11. 【請求項１１】前記自動駆動型鍵盤装置は、 熱を供給されると伸縮する形状記憶合金が前記各鍵に対
    応して設けられ前記鍵駆動手段により前記押鍵方向に回
    動された鍵を該形状記憶合金の伸縮により個々に復帰さ
    せる鍵復帰手段を、さらに備え、 前記熱供給手段は、前記演奏情報出力手段から順次出力
    される演奏情報に基づいて前記鍵駆動手段及び前記鍵復
    帰手段に熱を供給し、前記鍵駆動手段により前記複数の
    鍵のうち該演奏情報に対応する鍵を回動駆動させるとと
    もに、該回動駆動させた鍵を前記鍵復帰手段により復帰
    させることを特徴とする請求項１から請求項１０ のいず
    れかに記載の自動駆動型鍵盤装置。