JP3824040B2 - タッチコントロール機能付き鍵盤装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ピアノ、エレクトーン等の電子楽器用のタッチコントロール機能付き鍵盤装置及び該鍵盤装置に使用するセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鍵盤装置を備えた楽器は、押鍵により発音及びその持続を制御するものが一般的であるが、さらに、押鍵時や押鍵持続状態で鍵に加える圧力を変化させることにより、音の立ち上がり時や持続状態における音の強弱を変化させたり、ビブラート効果、トレモロ効果等を発生させ変化させたりする制御機能、すなわち、タッチコントロール機能を備えたものがある。
【０００３】
そのようなタッチコントロール機能を実現するために、押鍵圧を感知するタッチコントロール用センサ（プレッシャーコントロールセンサともいう、以下ＰＣセンサという）が鍵盤装置に設けられる。鍵は、鍵自体又はその連動部材が一定の動作をした後にストッパ部材に当接することにより、動作範囲が適正に規制されている。従来のＰＣセンサは、鍵のフルストローク時又はその後の押鍵圧に応じた発音制御をする目的から、鍵のフルストローク時又は後において且つ最も大きい力でもって押鍵圧を受けるストッパ部材の表面又は裏面に設けられていた。
【０００４】
一般に、ストッパ部材は鍵又はその連動部材を或る程度緩衝しながら当接させることにより、押鍵の際の衝撃を緩和する作用をするが、緩衝作用が強すぎると押鍵時の手応え、すなわちタッチ感がソフトになりすぎ、弾きづらくなったり音による表現が妨げられたりする。したがって、ストッパ部材は適度の緩衝作用を有するようにその弾性や変形量が慎重に設計される。
【０００５】
一方、ＰＣセンサは、押圧力を受けたときに感知部が弾性変形することによって圧力を検出するものが一般的である。したがって、ストッパ部材の表面にＰＣセンサを設けると、ストッパ部材の設計された弾性や変形量に、ＰＣセンサの弾性及び変形量が加わることになる。その結果、ストッパ部材のみの緩衝設計では適切な弾性や変形量が得られない上、一旦ストッパ部材の仕様を決定してしまうと、以後のＰＣセンサの種類の選択の幅が制限されてしまうという問題があった。また製品の仕様をタッチコントロール機能の有無以外は同一とした場合に、タッチコントロールの機能の有無、すなわちＰＣセンサの有無により、タッチ感が異なってしまうという問題があった。
【０００６】
また、従来のタッチコントロール用センサは、前述のようにストッパ部材上に設けられることから、接着等による該部材への取り付けを容易にするために感知部分をケースに収納した構造となっており、部品点数が多くコストの高いものになっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の前記問題点を解決し、ストッパ部材の緩衝設計に影響を与えることなく押鍵圧を適切に検知し得るＰＣセンサを備えた鍵盤装置、及びそのような鍵盤装置に使用し得る簡単な構造のＰＣセンサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、鍵、発音制御用基板、鍵又は鍵の連動部材を受け止めて押鍵時の緩衝作用をなすストッパ部材、前記連動部材及びストッパ部材とは別個に設けられ前記基板に回動可能に支持され押鍵時に前記鍵と連動する接点部品、及び押鍵時に該接点部品から押圧力を受けるタッチコントロール用センサを備え、
前記接点部品は、押鍵時に前記基板に接して発音のための導通をなす接触片を該接点部品の一部分に備え、押鍵時に前記センサに接し押鍵力に応じてタッチコントロールのための圧力を該センサに付与する押圧部を該接点部品の他の部分に備えており、
前記接触片は、鍵又は鍵の連動部材が前記ストッパ部材に当接する僅か前に前記基板に接し、前記押圧部は、鍵又は鍵の連動部材が前記ストッパ部材に接して該ストッパ部材の弾性変形を開始した後に前記センサに接するように、これら接触片、押圧部及びストッパ部材が配設されていることを特徴とする鍵盤装置により達成される。
【００１０】
前記鍵盤装置はまた、前記タッチコントロール用センサが、前記基板に接した薄板状の第１導電体、及び絶縁のための微小間隙をおいて該第１導電体と対向するように前記基板上に支持された薄板状の第２導電体を備え、押鍵時に前記接点部品の押圧部が前記第２導電体に接し前記第１導電体に向かって押圧力を与え該押圧力に応じて両導電体の接触面積を増減させるように配置されたものとすることができる。
【００１１】
前記タッチコントロール用センサは、前記基板上に相互に間隔をおいて形成された突条と、該突条の頂部間に張り渡され固定された可撓性シートと、前記基板及び可撓性シートの相互に向き合う面の双方に固着された可撓性導電部材とを備え、押鍵時に前記接点部品の押圧部が前記可撓性シートに接し前記基板に向かって押圧力を与え該押圧力に応じて前記可撓性導電部材相互の接触面積を増減させるように配置されたものとすることができる。
【００１２】
前記タッチコントロール用センサは、前記基板上に相互に間隔をおいて形成された突条と、該突条の頂部間に張り渡され固定された可撓性シートと、前記基板及び可撓性シートの相互に向き合う面のいずれか一方に固着され押鍵時に前記接点部品の押圧部から押圧力を受けるように配置された感圧性導電部材とを備えたものとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図１は、鍵盤装置の各鍵１の下方に１個ずつ配置された接点部品２，発音制御用基板３，及びＰＣセンサ４を示している。基板３は、鍵盤装置の棚板上のフレーム５に固定されている。接点部品２は、一端を基板３上の支持部材３０に回動可能に支持されたブロック状の可動部材２０を備え、押鍵により鍵盤１下部の突片１０により押し下げられる。可動部材２０の基端側下部には可撓性接点２１が設けられ、先端側下面には球面状に僅かに突出した突部２３が形成されている。
【００１４】
可撓性接点２１は、可動部材２０に上下方向に貫通した孔の側面から下方へ先細に延びる筒状膜を備え、該筒状膜の下端は、カーボンインク等の導電層を備えた接触片２２とされている。基板３には１対の電極が相互に接近して配置されており、接触片２２は、押鍵により可動部材２０が押し下げられたときに、前記１対の電極に跨るように接触して発音のための導通をなす。突部２３は、ＰＣセンサ４の上方に位置しており、可動部材２０が押し下げられたときにＰＣセンサ４を押圧する。
【００１５】
鍵盤装置は、鍵が一定深さまで押鍵されたときに鍵又は鍵の連動部材に当接することにより、鍵のフルストロークの範囲を決めるストッパ部材６を備えている。図示の例では、ストッパ部材６は、鍵の前端付近の垂下部１１の先端に当接するようにフレーム５に支持されている。
【００１６】
押鍵時にこれらストッパ部材６，可動部材の接触片２２，突部２３が各々に対応する部材に接するタイミングは、次の通りである。接触片２２は、基板３の電極との接触を確実にするために、鍵の垂下部１１がストッパ部材６に当接する僅か前に基板３に接する。突部２３とＰＣセンサ４との関係は、押鍵時又は押鍵後の押鍵圧に応じた発音制御をする目的から、鍵の垂下部１１がストッパ部材６に最初に接した後、ストッパ部材６が或る程度弾性変形した時に接する。突部２３がＰＣセンサ４に接するまでに行なわれるストッパ部材６の弾性変形量を小さく設定すると、押鍵がフルストロークに達した瞬間とほぼ同時の押鍵圧に応じた発音状態（例えば、音の強弱）が得られる。一方、前記弾性変形量を大きく設定すると、フルストロークまで押鍵して発音した後、さらに意識的に押鍵力を増したときに発音状態を変化させることになる。このように、突部２３とＰＣセンサ４との接触タイミングは、押鍵時及び押鍵後についての押鍵力の反映のさせかたに応じて決められる。
【００１７】
本発明におけるＰＣセンサとしては、種々のものを使用することができ、一方の電極を導電性ゴム等の弾性部材として他方の電極と離間し、圧力に応じて接触面積を増減させて導電性を変化させるものや、感圧導電ゴム等のように圧力に応じて材料自体の導電性を変化させるもの等が一般的であり、チタン酸バリウム等の感圧素子（歪素子）等も使用することができる。
【００１８】
上記基板３上の回路及びＰＣセンサ４は、接続線（図示せず）により図外の制御部に接続され、発音及びアフタータッチコントロールが制御される。
【００１９】
この鍵盤装置は、次のように作動する。鍵１が押鍵されると、鍵の突片１０が接点部品２を押し下げる。所定深さ（例えば鍵先端で１０ｍｍ）まで押鍵されると垂下部１１がストッパ部材６に当接する。ストッパ部材６は、ある程度弾性変形して緩衝作用をなしつつ鍵の下降を制限し、演奏者に押鍵のストップ感を与える。接点部品２の可撓性接点２１は、垂下部１１がストッパ部材６に当接する少し手前まで押鍵されたとき（例えば鍵先端で７ｍｍ）、接触片２２を基板５に当接させて回路の導通をなし、図外の制御部及びスピーカーにより所定の音量、減衰等の形態で発音が行なわれる。接点部品２の突部２３は、垂下部１１がストッパ部材６に当接した後にＰＣセンサ４に接する。一般的には、鍵の垂下部１１とストッパ部材６との当接によるストップ感を演奏者が感じた後、さらに押鍵圧を増すとＰＣセンサ４に圧力が作用する。そして、演奏者がその圧力を意識的に変化させることにより、音量変化、トレモロ効果、ビブラート効果等のアフターコントロールが行なわれる。図４は、鍵の垂下部１１がストッパ部材６に、接点部品２の可撓性接点２１が基板５に、接点部品２の突部２３がＰＣセンサ４に各々当接した状態を示している。
【００２０】
このように、ＰＣセンサが接点部品で押圧されるように配置されると共に、鍵又はその連動部材は先ずストッパ部材に当接するように位置決めされるので、押鍵時のストップ感は、ＰＣセンサの有無に拘わらず、ストッパ部材によって与えることができる。その結果、ＰＣセンサとの重ね合わせを考慮することなくストッパ部材の緩衝度を設定することができると共に、ＰＣセンサは、センサ自体の弾性変形性の程度や有無に拘わらず幅広く選択することができる。
【００２１】
図２は本発明に係る鍵盤装置の他の実施形態を示している。この実施形態は、発音制御用基板にＰＣセンサを取り付けた点等において図１のものと共通であるので、図１の例と同種の部分には同一の番号を付してその説明を省略する。この鍵盤装置は、鍵下面の突部１０の下方に接点部品２及び発音制御用基板３を備えている。接点部品２は、水平に延びる可動部材２０備え、該可動部材２０から延びる複数の弾性のある可撓性脚部２４により基板３上に上下動可能に支持されている。可動部材２０の中央部には下方へ細長く延びる突部２５、その両側には２個の可撓性接点２１が設けられている。２個の可撓性接点２１は、長さがわずかに異なっており（例えば、鍵先端の移動距離にして７ｍｍと５ｍｍの押鍵で各々基板に接する長さ）、これらが基板に当接するタイミングの差が押鍵速度を検知するのに用いられる。
【００２２】
基板３には、接点部品２の突部２５の径よりやや大きな貫通孔３１が形成され、突部２５は該貫通孔３１内に延びている。基板３の下面には、中央凹部と水平フランジとを有する保持部材４０が取り付けられ、該保持部材の中央凹部内にＰＣセンサ４が保持されている。基板３は鍵盤フレーム５上に取り付けられており、フレーム５には、保持部材４０を通すための貫通孔５０が形成されている。
【００２３】
この鍵盤装置も、図１の例と同様に押鍵により、鍵の突片１０が接点部品２を押し下げ、鍵の垂下部１１がストッパ部材６に、接点部品２の可撓性接点２１が基板５に、接点部品２の突部２３がＰＣセンサ４に各々当接し、前述と同様に作動する。図５は押鍵後の状態を示している。この実施形態では、前述のように可撓性接点が２個設けられ、両者が基板３に接する時間のずれから押鍵速度が算出され、該速度に応じた音量等で発音が行なわれる。したがって、接点部品２の突部２５がＰＣセンサ４に圧力を及ぼして行なわれるアフターコントロールは、そのような音量等をもって発音された音に対して付加される。
【００２４】
図２の鍵盤装置は、ＰＣセンサを基板３の裏側に配置した形態をとっている。したがって、基板には接点部品の突部２５を通す貫通孔３１を設けておけば、ＰＣセンサのための面を表面に備える必要がない。元来、発音制御用基板３は、接点部品と接する電極の他、制御回路に必要な機能部品が集中するところであり、スペースの余裕がない傾向にある。したがって、ＰＣセンサをさらに付加するには、他のスペースが犠牲にされることもあるのであるが、本実施形態のようにＰＣセンサを基板裏面に設け、基板の貫通孔を通して押圧するように配置することにより、スペースの問題は軽減されるのである。
【００２５】
図３はさらに他の鍵盤装置の例を示している。前例同様に、図１の例と同種の部分には同一の番号を付してその説明を省略する。この鍵盤装置は、ＰＣセンサ４ａが特徴的であり、接点部品２及び基板３は図１の例と同様の構造を有している。図３に示すＰＣセンサ４ａは、発音制御用基板３上に形成された絶縁性隆起部４１を有し、その隆起部の頂部にポリエステル等の可撓性シート４２が張り渡され接着されている。隆起部４１は、平面視が円環状、方形の環状、２本の平行状等、相互間に間隔を置く突条として種々の形態で形成することができる。隆起部４１に囲まれた基板３上、及びシート４２の基板３に向く面には、相互に離間した導電膜（可撓性導電部材）４３、４４が設けられている。これらの導電膜は、圧力に応じて接触面積を増減させて導電性を変化させることができ、これによりアフタータッチコントロールのための電流、電圧等の制御が可能となる。図６は、押鍵により接点部品２の可撓性接点２１及び突部２３が各々基板３及びＰＣセンサ４に接した状態を示している。この他、感圧導電ゴムやチタン酸バリウム等のように圧力に応じて材料自体の導電性を変化させる感圧部材を使用することもできる。この場合は、図３に示した導電膜４３又は４４のいずれか一方がそのような感圧部材に置き換えられ、他方の導電膜は省略される。
【００２６】
隆起部４１は、独立した薄い環状部材を基板に接着してもよいが、例えば、基板３をプリント基板とする場合において、レジスト層形成時にレジスト材を隆起部４１該当部分のみ厚膜にして基板上に残すことにより形成することができる。これにより、隆起部の製造の手間を省くことができる。
【００２７】
従来のＰＣセンサの典型的なものは、図７に示すように、上下の支持板ａ１，ａ２の相互に向き合う面に各々導電性膜ａ４，ａ５を配置し、これらを離間するように両端部にスペーサａ３を介在させて接着し、これを上面が開口したケースａ６に納めたものであった。その上に接着層ａ７を介してストッパ部材６を固着し、これを接着層ａ８を介して鍵盤フレーム５に接着していた。導電性膜ａ４，ａ５は導線を介して図外の発音制御用基板に接続していた。このように、従来のＰＣセンサは、ストッパ部材に接着するという構造をとっていたため、発音制御用基板とは独立して製造され、構成部品も、上下２枚の支持板、２枚の導電膜、スペーサ、ケースと数が多く、さらにストッパ部材及び基板との接着が必要というように、部品点数の面でも製造の手間の面でもコストの掛かる構成であった。これに対し、図３に例示したＰＣセンサは、基板上に直接設けられるためケースや下側の支持板が不要となり、部品点数を減らしてコストダウンを図ることができる。さらに前記突部は、プリント基板製造時のレジスト層形成の際にその部分を厚膜印刷することにより同時に形成することもできるので、製造の手間の面においてもコストダウンを図ることができる。
【００２８】
なお、図３に示した形態のＰＣセンサは、図２に示した接点部品２と共に使用することができるのは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば以下の効果を奏する鍵盤装置を提供することができる。
【００３０】
i) ＰＣセンサは、前述のように受ける圧力により弾性変形して対向電極との接触面積やそれ自体の導電性を変化させるものが一般的である。従来のようにストッパ部材の表面又は裏面にそのようなＰＣセンサを取り付けた場合は、ストッパ部材及びＰＣセンサ双方の弾性変形部材を重ねることになり、押鍵時のストップ感が過度に軟質（ソフト）なものとなる。これに対し、本発明においては、ＰＣセンサが接点部品で押圧されるように配置されると共に、鍵又はその連動部材は先ずストッパ部材に当接するように位置決めされる。したがって、演奏者に与える押鍵時のストップ感は、ＰＣセンサの有無に拘わらず、ストッパ部材によって与えることができる。その結果、ＰＣセンサとの重ね合わせを考慮することなくストッパ部材の緩衝度を設定することができると共に、ＰＣセンサは、センサ自体の弾性変形性の程度や有無に拘わらず幅広く選択することができる。
【００３１】
ii) ストッパ部材の緩衝作用はＰＣセンサから独立に行なわれるので、鍵盤装置にＰＣセンサ装着タイプと装着しないタイプとで、共通のストッパ部材を使用することができる。
【００３３】
iii)本発明に係るＰＣセンサは、基板上に相互に間隔をおいて形成された突条の頂部間に可撓性シートを張り渡して固定し、基板及び可撓性シートの相互に向き合う面の双方に可撓性導電部材を固着したもの、又は前記基板及び可撓性シートの相互に向き合う面のいずれか一方に固着された感圧性導電部材を備えたものであり、基板上に直接設けられるためケースや下側の支持板が不要となり、部品点数を減らしてコストダウンを図ることができる。さらに前記突条は、プリント基板製造時のレジスト層形成の際にその部分を厚膜印刷することにより同時に形成することもできるので、製造の手間の面においてもコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る鍵盤装置の要部を示す縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る鍵盤装置の要部を示す縦断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る鍵盤装置の要部を示す縦断面図である。
【図４】図１に示す鍵盤装置の要部の作動状態を示す縦断面図である。
【図５】図２に示す鍵盤装置の要部の作動状態を示す縦断面図である。
【図６】図３に示す鍵盤装置の要部の作動状態を示す縦断面図である。
【図７】従来のタッチコントロール用センサを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…鍵、２…接点部品、３…発音制御用基板、４，４ａ…タッチコントロール用センサ（ＰＣセンサ）、５…鍵盤フレーム、６…ストッパ部材、２０…可動部材、２１…可撓性接点、２２…接触片、２３…突部、２５…突部、４１…隆起部（突条）、４２…可撓性シート、４３，４４…導電膜（可撓性導電部材）

Claims (4)

1. 鍵、発音制御用基板、鍵又は鍵の連動部材を受け止めて押鍵時の緩衝作用をなすストッパ部材、前記連動部材及びストッパ部材とは別個に設けられ前記基板に回動可能に支持され押鍵時に前記鍵と連動する接点部品、及び押鍵時に該接点部品から押圧力を受けるタッチコントロール用センサを備え、
   前記接点部品は、押鍵時に前記基板に接して発音のための導通をなす接触片を該接点部品の一部分に備え、押鍵時に前記センサに接し押鍵力に応じてタッチコントロールのための圧力を該センサに付与する押圧部を該接点部品の他の部分に備えており、
   前記接触片は、鍵又は鍵の連動部材が前記ストッパ部材に当接する僅か前に前記基板に接し、前記押圧部は、鍵又は鍵の連動部材が前記ストッパ部材に接して該ストッパ部材の弾性変形を開始した後に前記センサに接するように、これら接触片、押圧部及びストッパ部材が配設されていることを特徴とする鍵盤装置。
2. 前記タッチコントロール用センサは、前記基板に接した薄板状の第１導電体、及び絶縁のための微小間隙をおいて該第１導電体と対向するように前記基板上に支持された薄板状の第２導電体を備え、押鍵時に前記接点部品の押圧部が前記第２導電体に接し前記第１導電体に向かって押圧力を与え該押圧力に応じて両導電体の接触面積を増減させるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鍵盤装置。
3. 前記タッチコントロール用センサは、前記基板上に相互に間隔をおいて形成された突条と、該突条の頂部間に張り渡され固定された可撓性シートと、前記基板及び可撓性シートの相互に向き合う面の双方に固着された可撓性導電部材とを備え、押鍵時に前記接点部品の押圧部が前記可撓性シートに接し前記基板に向かって押圧力を与え該押圧力に応じて前記可撓性導電部材相互の接触面積を増減させるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鍵盤装置。
4. 前記タッチコントロール用センサは、前記基板上に相互に間隔をおいて形成された突条と、該突条の頂部間に張り渡され固定された可撓性シートと、前記基板及び可撓性シートの相互に向き合う面のいずれか一方に固着され押鍵時に前記接点部品の押圧部から押圧力を受けるように配置された感圧性導電部材とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鍵盤装置。

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