JP3991839B2 - 鍵盤装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、押鍵操作により回動する回動部材を備えた鍵盤装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、適当な質量を有する回動部材である質量ハンマ体を押鍵操作により駆動して回動させ、アコースティックピアノのような自然な押鍵感触を擬似的に得るようにした鍵盤装置が知られている（下記特許文献１）。
【０００３】
この装置では、例えば、鍵の前部で質量ハンマ体を駆動し、押鍵操作に連動して質量ハンマ体の後部が上下方向に回動するように構成される。また、質量ハンマ体の回動終了位置を規制する上限ストッパが通常設けられ、通常の押鍵操作では、上限ストッパに質量ハンマ体が当接したときに押鍵押し切り（ストロークあがき）となる。上限ストッパとしては例えば、質量ハンマ体の慣性を受け止めるために、フェルトやエラストマ等の発泡体が用いられる。
【０００４】
また、押鍵操作される鍵自体が、適当な質量配分がなされた回動部材となる装置もある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３０６０９３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回動部材を停止させる上限ストッパが硬すぎると、回動部材が上限ストッパで跳ね返りやすく、また、演奏者の指に過度の衝撃が加わり、しかも大きな衝撃音が発生する。特に、上記特許文献１の装置のように、回動部材としての質量ハンマ体は一般に、その回動支点から自由端部までが長く、鍵の動きを拡大しているため、強打時には特にその自由端部の動きが速い。そのため、上記傾向が一層強くなる。一方、上限ストッパが柔らか過ぎると、しっかりとしたストップ感が得られず、押鍵感触的にも不安定で演奏しにくい。
【０００７】
また、回動部材と上限ストッパとの当接による反力の変化の態様は、レットオフ感に影響し、上限ストッパの反力のみでは、アコースティックピアノのような良好なレットオフ感を得るのは困難である。
【０００８】
さらに、回動部材が上限ストッパに強く当接することが繰り返されることで、経年変化により上限ストッパが変形し、回動部材の回動終了位置が変位すると、押鍵による鍵の回動終了位置が鍵毎にばらつき、押鍵感触が悪化する場合がある。
【０００９】
このように、上限ストッパの硬さの設定だけでは、押鍵押し切り時において、回動部材の強い跳ね返り、指への過度の衝撃、大きな衝撃音を抑制し、且つしっかりとしたストップ感を長期間維持することが困難であるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、押鍵押し切り時における回動部材の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる鍵盤装置を提供することにある。
【００１１】
付言すれば、アコースティックグランドピアノでは、ハンマの弦当接直前で鍵とハンマとの切り離しが行われている。すなわち、ジャック棒がスピンローラを擦りながら突き上げると、押鍵当初には鍵及びハンマの質量がかかっていたものが、ハンマが自由移動していくことで、鍵のみの質量がかかる状態になる。そして、ハンマは弦に当接して跳ね返り、バックチェック機構で受け止められる。つまり、グランドピアノにおけるストップ感は極めて軽いものとなる。しかし、上記従来の押鍵感触を擬似的に得るようにした鍵盤装置では、このような感触の実現にはまだ困難があったため、本発明では、押鍵感触を少しでもグランドピアノに近づけるべく、以下に説明するような構成としたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、前記回動部材が、前記質量部の移動方向に垂直な該質量部の面に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成され、前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材を介して固定部に支持されたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、押鍵操作により回動部材が回動し、ストッパ部に当接して該その回動終了位置がほぼ規制される。回動部材は、質量部に当接するのと略同時にストッパ部にも当接し、質量部が回動部材の回動方向と略同方向に移動することで、回動部材の運動エネルギが質量部に吸収されるので、質量部を設けない場合に比し、ストッパ部が受ける運動エネルギが少なくて済む。そのため、回動部材がストッパ部から跳ね返りにくく、演奏者の指に過度の衝撃が加わらず、しかも大きな衝撃音が発生しない。また、ストッパ部の経年変化も少なくなる。よって、押鍵押し切り時における回動部材の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる。
上記目的を達成するために本発明の請求項２の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、前記回動部材が、前記質量部に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成され、前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材料で構成されたことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の請求項３の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、押鍵操作により、前記回動部材が前記質量部及び前記ストッパ部に当接することで、少なくともその当接直後においては、押鍵操作により与えられた前記回動部材の運動エネルギが、前記ストッパ部の弾性変形によるひずみエネルギと前記質量部の運動エネルギとに変換されるように構成され、前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材料で構成されたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、押鍵操作により回動部材が回動し、ストッパ部に当接して該その回動終了位置がほぼ規制される。押鍵操作により、回動部材が質量部及びストッパ部に当接することで、少なくともその当接直後においては、押鍵操作により与えられた回動部材の運動エネルギが、ストッパ部の弾性変形によるひずみエネルギと質量部の運動エネルギとに変換されるので、質量部を設けない場合に比し、ストッパ部が受ける運動エネルギが少なくて済む。よって、請求項１と同様に、押鍵押し切り時における回動部材の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる。
上記目的を達成するために本発明の請求項４の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、膜状部材を介して、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持され、質量の大半を占める質量体が含まれてなる質量部とを有し、前記回動部材が、前記質量部に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成されたことを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明の請求項５の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、膜状部材を介して、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持され、質量の大半を占める質量体が含まれてなる質量部とを有し、押鍵操作により、前記回動部材が前記質量部及び前記ストッパ部に当接することで、少なくともその当接直後においては、押鍵操作により与えられた前記回動部材の運動エネルギが、前記ストッパ部の弾性変形によるひずみエネルギと前記質量部の運動エネルギとに変換されるように構成されたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る鍵盤装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態の鍵盤装置は、シャーシ４と、鍵１と、押鍵動作に適当な慣性を与えてアコースティックピアノのような押鍵感触を得るためのハンマ２とから主に構成される。ハンマ２は各鍵１に対応して設けられる。なお、黒鍵についても鍵１と同様に構成され、シャーシ４に回動自在に支持されて成る。なお、以下、本装置の演奏者側を前方と称する。
【００１８】
鍵１、ハンマ２は、それぞれの回動軸、すなわち鍵回動軸Ｐ１、ハンマ回動軸Ｐ２を中心として上下方向に回動可能に構成されている。鍵１は対応するハンマ２を駆動可能に構成され、ハンマ２はスイッチ部３を駆動可能に構成されている。
【００１９】
図２及び図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。図２は非押鍵状態（鍵１が押鍵行程の開始位置にある状態）を示し、図３は押鍵状態（鍵１が押鍵行程の終了位置（押し切り位置）にある状態）を示す。
【００２０】
鍵１には、その後端部側の面に凸球面状の鍵支点部１ａが突設されている。その中心が上記鍵回動軸Ｐ１である。一方、シャーシ４のシャーシ水平部４ａの後方には鍵支持部５が設けられている。鍵支持部５の鍵支点部１ａに対向する部分には、各鍵支点部１ａに対応して凹部５ａが設けられている（図１参照）。鍵支点部１ａが鍵支持部５の凹部５ａと係合して、鍵１が鍵支点部１ａ（鍵回動軸Ｐ１）を中心として上下方向に回動自在にされている。
【００２１】
鍵１の前部には下方に垂下したハンマ駆動片１ｂが設けられている。ハンマ駆動片１ｂの下端部にはウレタンゴム製等の緩衝材１３が取り付けられている。緩衝材１３は、ハンマ２の上側延設部２ｃ及び下側延設部２ｂ間に挟入され、鍵１の押鍵動作をハンマ２に伝達すると共に、ハンマ２の復帰動作を鍵１に伝達する。なお、押鍵及び押鍵復帰の行程において、緩衝材１３はその上端部がハンマ２の上側延設部２ｃと常に当接して動作の伝達を確実にしている。
【００２２】
シャーシ４は、シャーシ水平部４ａとシャーシ４の前部４ｂとがリブ１２により連結されて補強されている。シャーシ前部４ｂには鍵並び方向（鍵１の横方向）の回動を規制するためのキーガイド６が各鍵１毎に突設されている。
【００２３】
ハンマ２は、各鍵１に対応して設けられ、シャーシ４に設けられた支持部材９のハンマ支持部９ａ（ハンマ回動軸Ｐ２）を中心としてその自由端部２ｄが上下方向に回動自在にハンマ支点部２ａにて支持されている。また、ハンマ支点部２ａ近傍から鍵１の後部に亘って、前側が２又形状となっているフォーク形状のバネ７が懸架されている。このバネ７は、鍵１を鍵支持部５に押しつけると共に、ハンマ２を支持部材９のハンマ支持部９ａに押しつけ、鍵１及びハンマ２がシャーシ４から容易に脱落しないようにしている。
【００２４】
ハンマ２は、質量部材２ｆの重さによって下側延設部２ｂにて鍵１を上方に常に付勢している。なお、鍵１の復帰力はバネ７から付与されるのではなく、ハンマ２自身の復帰力によるものである。ハンマ２は、下部にスイッチ部３を駆動するためのスイッチ駆動部２ｅを有する。
【００２５】
シャーシ４の後部４ｄには、フェルト等の上側ストッパ１０（ストッパ部）が設けられ、シャーシ保持部４ｃには、下側ストッパ１１が設けられている。上側ストッパ１０は、例えば、全鍵幅に亘る長さに形成され、押鍵時にハンマ２の質量部材２ｆと当接して鍵１及びハンマ２の回動終了位置（鍵１では前端部の下限位置、ハンマ２では自由端部２ｄの上限位置）を規制する。下側ストッパ１１は非押鍵時にハンマ２の質量部材２ｆと当接して鍵１の前端部の上限位置を規制する。なお、上側ストッパ１０は複数鍵共通または各鍵毎に設けてもよい。
【００２６】
シャーシ前部４ｂにはスイッチ基板８が取り付けられ、スイッチ基板８上にはスイッチ部３が設けられている。スイッチ部３は、ハンマ２のスイッチ駆動部２ｅに対向して各ハンマ２毎に設けられている。スイッチ部３は、接点時間差タイプの２メイク式タッチレスポンススイッチであり、鍵１の押鍵動作を検出する。
【００２７】
シャーシ４における鍵１の後方には、運動エネルギ分散機構ＭＥが設けられる。運動エネルギ分散機構ＭＥは、板バネ１５、質量体１６及び第１、第２クッション１７、１８等から構成される。
【００２８】
板バネ１５は、各鍵１に対応して設けられ、金属で側面視Ｕ字状に形成され、一端部１５ａが支持部１４に取り付けられる。板バネ１５の他端部１５ｂの上面には質量体１６が、下面には第１クッション１７が、それぞれ固着される。質量体１６及び第１クッション１７は、各板バネ１５の弾性により上下方向に移動自在になっている。第２クッション１８は、全鍵共通に設けられ、質量体１６との間に間隙を有して後部カバー１９の天井部１９ａの下面に固着されている。
【００２９】
第１クッション１７は、押鍵操作によりハンマ２が回動したとき、ハンマ２の自由端部２ｄが上側ストッパ１０に当接するのと略同時に第１クッション１７にも当接するように、その高さ方向の位置が設定される。これにより、後述するように、ハンマ２の運動エネルギが分散される。
【００３０】
第１クッション１７は、ハンマ２の回動終了位置近傍でハンマ２を受け止め、衝撃音を緩和する機能を果たすので、比較的硬い緩衝材で構成される。一方、第２クッション１８は、ハンマ２を受け止めた第１クッション１７と共に上方に移動する質量体１６を受け止め、その運動エネルギを吸収するためのものである。従って、その硬さを柔らかく設定しても押鍵時のストップ感には影響がないし、エネルギを効率よく吸収して質量体１６が再びハンマ２方向へ戻る速度が速くなりすぎないように、十分な柔らかさを有する材料で構成される。
【００３１】
質量体１６は、慣性を持たせるために金属等のある程度の質量がある材料で構成され、第１クッション１７、板バネ１５の他端部１５ｂ及び質量体１６からなる「質量部ＭＡ」の質量の大半を占める。板バネ１５は、ハンマ２による打撃力を受けて移動した質量体１６を原位置（図２に示す位置）に復帰させる機能を果たす。
【００３２】
かかる構成において、鍵１を押鍵すると、鍵１のハンマ駆動片１ｂによってハンマ２が駆動されて回動する。そして、図３に示すように、ハンマ２がその回動終了位置近傍に達すると、ハンマ２の自由端部２ｄが、第１クッション１７及び上側ストッパ１０に略同時に当接する。
【００３３】
すると、「質量部ＭＡ」が上方に移動し、程なく質量体１６が第２クッション１８に当接する。ハンマ２の自由端部２ｄが上記「質量部ＭＡ」に当接したことで、ハンマ２の運動エネルギの多くは「質量部ＭＡ」に伝わり、ハンマ２の運動エネルギは効果的に減少する。ここで、「質量部ＭＡ」の質量をｍa（ｋｇ）、ハンマ２との当接後の「質量部ＭＡ」の移動速度をｖa（ｍ／ｓ）とすると、バネ力や摩擦力等を考慮しなければ、「ｍaｖa 2／２」に相当する運動エネルギ（Ｊ）がハンマ２から「質量部ＭＡ」に移行したことになる。これにより、ハンマ２の運動エネルギのうち上側ストッパ１０で吸収を受け持つべき分が減少する。
【００３４】
従って、上側ストッパ１０の硬さを比較的柔らかめに設定できることから、ハンマ２の強い跳ね返り、演奏者の指への過度の衝撃、大きな衝撃音の発生等が抑制される。しかも、しっかりとしたストップ感が得られる。また、経年変化にも強く、上側ストッパ１０の変形が抑制される結果、長期に亘って良好な押鍵感触が維持される。
【００３５】
また、ハンマ２が当接した「質量部ＭＡ」は、ハンマ２から離間していくので、ハンマ２は、当接時に「質量部ＭＡ」から大きな反力を受けた後、その反力が急速に減少する。そしてその後、ハンマ２は、上側ストッパ１０から大きな反力を受ける。従って、押鍵押し切り時においては、ハンマ２が受ける反力の変化は、グランドピアノにおいてハンマアクションを介して鍵が受ける反力の変化に比較的近いものとなり、良好なレットオフ感が得られる。
【００３６】
一方、質量体１６が第２クッション１８に当接すると、第２クッション１８は柔らかいため、「質量部ＭＡ」の運動エネルギがほとんど吸収される。そして、「質量部ＭＡ」の自重及び板バネ１５のバネ力により、「質量部ＭＡ」は、振動を減衰させながら原位置に復帰していく。
【００３７】
なお、ハンマ２の自由端部２ｄは、上側ストッパ１０よりも先に第１クッション１７に当接してもよく、それとは逆に、第１クッション１７よりも先に上側ストッパ１０に当接してもよい。すなわち、上側ストッパ１０は第１クッション１７に比しかなり柔らかい材料で構成されるので、上側ストッパ１０と第１クッション１７との硬さ設定の差異から、自由端部２ｄが第１クッション１７に一旦当接してしまえば、その後に上側ストッパ１０が受ける衝撃は著しく減少する。従って、両者の高さ方向の配置については、多少の誤差は許容され、ハンマ２の上側ストッパ１０と第１クッション１７への当接の時間差も多少は許容される。
【００３８】
このことをさらに考察すると、次のようになる。すなわち、ハンマ２の自由端部２ｄに質量が集中しているとみなした場合における、その質量集中部の質量をｍh、当接直前におけるハンマ２の自由端部２ｄの速度をｖh、上側ストッパ１０の弾性定数（ばね定数に相当するもの）をｋ（Ｎ／ｍ）、上側ストッパ１０の変形量をｘ（ｍ）とすると、当接直前にハンマ２の自由端部２ｄが有していた運動エネルギＥ１（Ｊ）、押鍵押し切り直後において上側ストッパ１０が蓄える弾性変形によるひずみエネルギＥ２（Ｊ）、押鍵押し切り直後における「質量部ＭＡ」の運動エネルギＥ３（Ｊ）は、下記数式１、２、３により表される。
【００３９】
【数１】
Ｅ１＝ｍhｖh 2／２
【００４０】
【数２】
Ｅ２＝ｋｘ2／２
【００４１】
【数３】
Ｅ３＝ｍaｖa 2／２
そして、ハンマ２の加速度、板バネ１５のバネ力、各種摩擦力、粘弾性による損失等の影響を除外すれば、下記数式４が成立する。
【００４２】
【数４】
Ｅ１＝Ｅ２＋Ｅ３
すなわち、当接直前にハンマ２の自由端部２ｄが有していた運動エネルギＥ１が、上側ストッパ１０のひずみエネルギＥ２と「質量部ＭＡ」の運動エネルギＥ３とに分散変換される。従って、自由端部２ｄが上側ストッパ１０と第１クッション１７のいずれに先に当接するにしても、運動エネルギＥ１がひずみエネルギＥ２と運動エネルギＥ３とに適当に分散されるように設定すればよく、また、ストップ感がどのようなものになるかは、上記運動エネルギの分散の設定態様によって任意に規定することができる。その場合、上側ストッパ１０及び第１クッション１７の硬さ、「質量部ＭＡ」の質量、上側ストッパ１０と「質量部ＭＡ」との高さ関係が、分散設定を決める設計上の主な要素となる。
【００４３】
なお、実際の押鍵の態様は様々である。例えば、強打の場合であっても、押鍵当初だけ強く、ハンマ２が、鍵１との連動関係がほとんど絶たれた状態で回動終了位置に達する場合がある。本実施の形態では、ハンマ２の上側延設部２ｃと下側延設部２ｂと緩衝材１３とで、ハンマ２と鍵１とが上下方向に連結されているので、実際には、回動往行程後半において、ハンマ２が鍵１を引き込むような動作となる。一方、押鍵力による加速度が回動全行程に亘って加わり続け、鍵１とハンマ２との連動関係が保たれた状態で回動終了位置に達する場合がある。この状態では、鍵１がハンマ２に対して最後（回動終了位置）まで付勢し続けることになる。特許第２９５６１８０号で示されているように、鍵の動特性は、線形微分方程式で近似されるので、厳密には、前者と後者とでは回動終了位置近傍での力学的作用が相違し、押鍵感触を同列には議論できない。特に後者では、押鍵感触には、ハンマ２の速度及び「質量部ＭＡ」の質量のほか、その時点でハンマ２に付与されている加速度、板バネ１５のバネ力、各種摩擦力が影響する。
【００４４】
しかし、いずれにしても、最終的にはハンマ２が上側ストッパ１０で受け止められることには変わりなく、回動終了位置ではハンマ２の運動エネルギが急速に消失し、しかも上側ストッパ１０が負担する運動エネルギが少なくて済むことから、衝撃が少なく且つ鍵１がしっかりと止まった感覚が得られることになる。
【００４５】
本実施の形態によれば、ハンマ体２が上側ストッパ１０に当接するのと略同時に第１クッション１７にも当接し、質量部ＭＡが上方に移動して第２クッション１８に当接することで、ハンマ体２の運動エネルギが質量部ＭＡを介して第２クッション１８に吸収されるので、質量部ＭＡを設けない場合に比し、上側ストッパ１０が受ける運動エネルギが減少する。そのため、ハンマ体２が上側ストッパ１０から跳ね返りにくく、演奏者の指に過度の衝撃が加わらず、しかも大きな衝撃音が発生しない。また、上側ストッパ１０の経年変化も少なくなる。よって、押鍵押し切り時におけるハンマ体の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる。さらに、上側ストッパ１０の経年変化による縮みからくる鍵上面の高さの不揃いがなくなることで、グリッサンド奏法等の演奏のやりやすさを長期に亘って維持することができる。
【００４６】
なお、質量体１６は板バネ１５を介して支持したが、これに限るものでなく、ハンマ２が第１クッション１７当接した後の質量体１６が、ハンマ２の自由端部２ｄの回動方向と略同方向に移動自在で、なおかつ質量体１６が速やかに原位置に復帰できる構成であれば、他の方法で支持するようにしてもよい。
【００４７】
なお、ハンマ２は後方が自由端部２ｄとして回動するようになっているが、これに限るものでなく、前方に自由端部を設けた形でも本発明を適用可能である。
【００４８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対し、「質量部ＭＡ」に代えて「質量部ＭＢ」を設け、しかも「質量部ＭＢ」の保持態様を変えた点が異なり、その他は第１の実施の形態と同様である。
【００４９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る鍵盤装置の縦断面図であり、図２に対応して非押鍵状態を示している。
【００５０】
シャーシ４の後部４ｄ’には、第１の実施の形態と同様に、上側ストッパ１０が全鍵幅に亘り、鍵並び方向（ハンマ２の並び方向でもある）に沿って帯状に配設されている。本実施の形態ではさらに、シャーシ後部４ｄ’において、上側ストッパ１０の後方に、「質量部ＭＢ」が設けられる。上側ストッパ１０及び「質量部ＭＢ」はいずれも、後部４ｄ’の下面に接着等により固定されている。「質量部ＭＢ」は、上側ストッパ１０に近接して、全鍵幅に亘り、鍵並び方向に沿って帯状に配設されており、従って、上側ストッパ１０と「質量部ＭＢ」とが２列に並設された状態となっている。これにより、「質量部ＭＢ」の組み付けが第１の実施の形態の「質量部ＭＡ」に比し容易になっている。
【００５１】
「質量部ＭＢ」は、それぞれ全鍵幅の長さを有する質量体２２を上側クッション２１と下側クッション２３とで挟んだ構造となっており、上側クッション２１がシャーシ後部４ｄ’に固着される。質量体２２は、金属で構成してもよいが、本実施の形態では、例えば、エラストマやゴムに金属粉を混合する等により、適当な質量と柔軟性とを兼ね備えた弾性材料で構成され、特に内部損失が大きい材料で構成されるのが望ましい。質量体２２は、「質量部ＭＢ」の質量の大半を占める。
【００５２】
下側クッション２３は、ハンマ２の自由端部２ｄと直接当接して、ハンマ２の運動エネルギを質量体２２に伝えると共に、衝撃音を軽減する。従って、衝撃を吸収しすぎることがないよう、ハンマ２の運動エネルギを質量体２２に十分に伝えるに適した硬さを有している。上側クッション２１は、ハンマ２から質量体２２が受けた運動エネルギを効率よく吸収するような柔らかい材料で構成される。質量体２２は、上側クッション２１が弾性変形する範囲で上下方向に移動自在になっている。
【００５３】
「質量部ＭＢ」は、押鍵操作によりハンマ２が回動したとき、ハンマ２の自由端部２ｄが上側ストッパ１０に当接するのと略同時に下側クッション２３にも当接するように、その高さ方向の位置が設定される。
【００５４】
かかる構成において、鍵１を押鍵してハンマ２がその回動終了位置近傍に達すると、ハンマ２の自由端部２ｄが、上側ストッパ１０及び下側クッション２３に略同時に当接する。
【００５５】
すると、下側クッション２３を介して質量体２２が上方へ付勢され、上側クッション２１が大きく弾性変形して質量体２２が上方に移動する。ハンマ２の自由端部２ｄが「質量部ＭＢ」に当接したことで、ハンマ２の運動エネルギの多くは「質量部ＭＢ」に伝わり、ハンマ２の運動エネルギは効果的に減少する。押鍵時における運動エネルギの分散変換の作用は第１の実施の形態と同様であり、押鍵押し切り直後における「質量部ＭＢ」の運動エネルギをＥ４（Ｊ）とすると、ハンマ２の運動エネルギＥ１のほとんどが、上側ストッパ１０のひずみエネルギＥ２と「質量部ＭＢ」の運動エネルギＥ４とに分散変換される。
【００５６】
本実施の形態によれば、押鍵押し切り時におけるハンマ体の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５７】
本実施の形態によればまた、「質量部ＭＢ」及び上側ストッパ１０は、全ハンマ２共通に設けられ、鍵並び方向に沿って帯状に並設されたので、第１の実施の形態のように、「質量部ＭＡ」を各鍵毎に設ける場合に比し、「質量部ＭＢ」の組み付け工数を削減することができる。また、「質量部ＭＢ」及び上側ストッパ１０は、共通の保持部材であるシャーシ４により保持されるようにしたので、第１の実施の形態のように、「質量部ＭＡ」を後部カバー１９の天井部１９ａに別途固着する場合に比し、装置の奥行き寸法を短くすることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、質量体２２は、金属粉を混合した弾性材料で構成したが、個々のハンマ２の動作に応じて自由に移動できればよく、例示の材料や構成に限るものでない。例えば、金属を１つのハンマ２または複数のハンマ２毎に分割した構成でもよく、あるいは１つのハンマ２の幅よりさらに狭い幅で分割された構成でもよい。具体的には、金属製の鎖状ワイヤを全鍵幅または複数鍵幅に亘る長さに形成すれば、内部の摩擦によるエネルギの効率的な吸収が期待できる。鎖状ワイヤの場合でも、単一のワイヤに限らず、複数本を装置の前後方向に並設してもよい。鎖状ワイヤの断面として、その外部形状（１本の線の断面）は矩形等が望ましく、また、各鎖内部を樹脂で埋めるのがより望ましい。また、質量体２２として、砂や金属粉を袋状部材で包んで全鍵幅または複数鍵幅に亘る長さに形成したものを適用してもよい。
【００５９】
なお、「質量部ＭＡ」は、全ハンマ２に共通でなく、いくつかに分割し、複数ハンマ２に共通に設けてもよい。
【００６０】
本実施の形態では、下側クッション２３の下面位置は、上側クッション２１、質量体２２及び下側クッション２３の厚みの合計で決まるため、下側クッション２３の下面位置を全鍵幅に亘って均一にするには、厚みのばらつきを極力小さく設定する必要がある。しかし、次に示す変形例のようにすれば、下側クッション２３の下面位置を容易に均一にすることができる。
【００６１】
すなわち、「質量部ＭＢ」をシャーシ後部４ｄ’に接着固定する代わりに、図５に示すように、支持部材２４（２４Ａ、２４Ｂ等）を、シャーシ４乃至装置本体に対して固定的に、適当な間隔で（例えば各ハンマ２間に）複数設け、高さを均一にした支持部材２４の支持面２４ａ（２４Ａａ、２４Ｂａ等）で「質量部ＭＢ」を下方から保持するようにしてもよい。このようにすれば、支持面２４ａにて下側クッション２３の下面位置が一様に保たれるため、各ハンマ２間の当接タイミングのばらつきが少なくなって、各鍵間の押鍵感触乃至ストップ感が均一なものとなる。
【００６２】
特に、上記鎖状ワイヤを採用する構成や、図５に示すように、各支持部材２４で各鍵毎に仕切られるような構成では、近接する複数の鍵が同時に押鍵された場合であっても、近接鍵相互間でタッチ感触の影響を受けにくい構造にすることができる。
【００６３】
あるいは、「質量部ＭＢ」をシャーシ後部４ｄ’に接着固定する代わりに、図６に示すように、シート部材２５によって「質量部ＭＢ」を下方からくるんで保持するように構成してもよい。シート部材２５は、例えば、上部がシャーシ４に保持されるようにすればよい。シート部材２５は、薄い膜状部材で、伸縮量が少ないがあまり硬くなく、可撓性を有するような厚み及び材料で形成され、ハンマ２の運動エネルギが質量体２２に円滑に伝わることを阻害しないように構成される。このようにすれば、シート部材２５にて下側クッション２３の下面位置が一様に保たれるため、上記支持部材２４の場合と同様の効果を奏することができる。なお、下側クッション２３は、シート部材２５の下面に設けるようにしてもよい。
【００６４】
なお、第１、第２の実施の形態においては、上側ストッパ１０、「質量部ＭＡ」、「質量部ＭＢ」に当接する回動部材として、鍵１によって回動するハンマ２を例示したが、これに限るものでなく、適当な質量配分がなされた鍵自体が上記回動部材として上側ストッパ１０、「質量部ＭＡ」、「質量部ＭＢ」に直接当接するように構成した場合にも、本発明を適用可能である。また、他の部材を介して鍵１によりハンマ２が回動する場合にも適用される。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、押鍵押し切り時における回動部材の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る鍵盤装置の駆動部構造の構成を示す斜視図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図（非押鍵状態（鍵が押鍵行程の開始位置にある状態））である。
【図３】 図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図（押鍵状態（鍵が押鍵行程の終了位置（押し切り位置）にある状態））である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態に係る鍵盤装置の縦断面図である。
【図５】 第２の実施の形態の変形例を示す図である。
【図６】 第２の実施の形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１ 鍵、 ２ ハンマ（回動部材）、 ２ｄ 自由端部、 ４ シャーシ（保持部材）、 １０ 上側ストッパ（ストッパ部）、 １５ 板バネ、 １６ 質量体、 １７ 第１クッション、 １８ 第２クッション、 ２５ シート部材（膜状部材）、 ＭＥ 運動エネルギ分散機構、 ＭＡ、ＭＢ 質量部
【発明の属する技術の分野】
本発明は、押鍵操作により回動する回動部材を備えた鍵盤装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、適当な質量を有する回動部材である質量ハンマ体を押鍵操作により駆動して回動させ、アコースティックピアノのような自然な押鍵感触を擬似的に得るようにした鍵盤装置が知られている（下記特許文献１）。
【０００３】
この装置では、例えば、鍵の前部で質量ハンマ体を駆動し、押鍵操作に連動して質量ハンマ体の後部が上下方向に回動するように構成される。また、質量ハンマ体の回動終了位置を規制する上限ストッパが通常設けられ、通常の押鍵操作では、上限ストッパに質量ハンマ体が当接したときに押鍵押し切り（ストロークあがき）となる。上限ストッパとしては例えば、質量ハンマ体の慣性を受け止めるために、フェルトやエラストマ等の発泡体が用いられる。
【０００４】
また、押鍵操作される鍵自体が、適当な質量配分がなされた回動部材となる装置もある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３０６０９３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回動部材を停止させる上限ストッパが硬すぎると、回動部材が上限ストッパで跳ね返りやすく、また、演奏者の指に過度の衝撃が加わり、しかも大きな衝撃音が発生する。特に、上記特許文献１の装置のように、回動部材としての質量ハンマ体は一般に、その回動支点から自由端部までが長く、鍵の動きを拡大しているため、強打時には特にその自由端部の動きが速い。そのため、上記傾向が一層強くなる。一方、上限ストッパが柔らか過ぎると、しっかりとしたストップ感が得られず、押鍵感触的にも不安定で演奏しにくい。
【０００７】
また、回動部材と上限ストッパとの当接による反力の変化の態様は、レットオフ感に影響し、上限ストッパの反力のみでは、アコースティックピアノのような良好なレットオフ感を得るのは困難である。
【０００８】
さらに、回動部材が上限ストッパに強く当接することが繰り返されることで、経年変化により上限ストッパが変形し、回動部材の回動終了位置が変位すると、押鍵による鍵の回動終了位置が鍵毎にばらつき、押鍵感触が悪化する場合がある。
【０００９】
このように、上限ストッパの硬さの設定だけでは、押鍵押し切り時において、回動部材の強い跳ね返り、指への過度の衝撃、大きな衝撃音を抑制し、且つしっかりとしたストップ感を長期間維持することが困難であるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、押鍵押し切り時における回動部材の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる鍵盤装置を提供することにある。
【００１１】
付言すれば、アコースティックグランドピアノでは、ハンマの弦当接直前で鍵とハンマとの切り離しが行われている。すなわち、ジャック棒がスピンローラを擦りながら突き上げると、押鍵当初には鍵及びハンマの質量がかかっていたものが、ハンマが自由移動していくことで、鍵のみの質量がかかる状態になる。そして、ハンマは弦に当接して跳ね返り、バックチェック機構で受け止められる。つまり、グランドピアノにおけるストップ感は極めて軽いものとなる。しかし、上記従来の押鍵感触を擬似的に得るようにした鍵盤装置では、このような感触の実現にはまだ困難があったため、本発明では、押鍵感触を少しでもグランドピアノに近づけるべく、以下に説明するような構成としたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、前記回動部材が、前記質量部の移動方向に垂直な該質量部の面に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成され、前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材を介して固定部に支持されたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、押鍵操作により回動部材が回動し、ストッパ部に当接して該その回動終了位置がほぼ規制される。回動部材は、質量部に当接するのと略同時にストッパ部にも当接し、質量部が回動部材の回動方向と略同方向に移動することで、回動部材の運動エネルギが質量部に吸収されるので、質量部を設けない場合に比し、ストッパ部が受ける運動エネルギが少なくて済む。そのため、回動部材がストッパ部から跳ね返りにくく、演奏者の指に過度の衝撃が加わらず、しかも大きな衝撃音が発生しない。また、ストッパ部の経年変化も少なくなる。よって、押鍵押し切り時における回動部材の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる。
上記目的を達成するために本発明の請求項２の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、前記回動部材が、前記質量部に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成され、前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材料で構成されたことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の請求項３の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、押鍵操作により、前記回動部材が前記質量部及び前記ストッパ部に当接することで、少なくともその当接直後においては、押鍵操作により与えられた前記回動部材の運動エネルギが、前記ストッパ部の弾性変形によるひずみエネルギと前記質量部の運動エネルギとに変換されるように構成され、前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材料で構成されたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、押鍵操作により回動部材が回動し、ストッパ部に当接して該その回動終了位置がほぼ規制される。押鍵操作により、回動部材が質量部及びストッパ部に当接することで、少なくともその当接直後においては、押鍵操作により与えられた回動部材の運動エネルギが、ストッパ部の弾性変形によるひずみエネルギと質量部の運動エネルギとに変換されるので、質量部を設けない場合に比し、ストッパ部が受ける運動エネルギが少なくて済む。よって、請求項１と同様に、押鍵押し切り時における回動部材の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる。
上記目的を達成するために本発明の請求項４の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、膜状部材を介して、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持され、質量の大半を占める質量体が含まれてなる質量部とを有し、前記回動部材が、前記質量部に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成されたことを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明の請求項５の鍵盤装置は、押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、膜状部材を介して、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持され、質量の大半を占める質量体が含まれてなる質量部とを有し、押鍵操作により、前記回動部材が前記質量部及び前記ストッパ部に当接することで、少なくともその当接直後においては、押鍵操作により与えられた前記回動部材の運動エネルギが、前記ストッパ部の弾性変形によるひずみエネルギと前記質量部の運動エネルギとに変換されるように構成されたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る鍵盤装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態の鍵盤装置は、シャーシ４と、鍵１と、押鍵動作に適当な慣性を与えてアコースティックピアノのような押鍵感触を得るためのハンマ２とから主に構成される。ハンマ２は各鍵１に対応して設けられる。なお、黒鍵についても鍵１と同様に構成され、シャーシ４に回動自在に支持されて成る。なお、以下、本装置の演奏者側を前方と称する。
【００１８】
鍵１、ハンマ２は、それぞれの回動軸、すなわち鍵回動軸Ｐ１、ハンマ回動軸Ｐ２を中心として上下方向に回動可能に構成されている。鍵１は対応するハンマ２を駆動可能に構成され、ハンマ２はスイッチ部３を駆動可能に構成されている。
【００１９】
図２及び図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。図２は非押鍵状態（鍵１が押鍵行程の開始位置にある状態）を示し、図３は押鍵状態（鍵１が押鍵行程の終了位置（押し切り位置）にある状態）を示す。
【００２０】
鍵１には、その後端部側の面に凸球面状の鍵支点部１ａが突設されている。その中心が上記鍵回動軸Ｐ１である。一方、シャーシ４のシャーシ水平部４ａの後方には鍵支持部５が設けられている。鍵支持部５の鍵支点部１ａに対向する部分には、各鍵支点部１ａに対応して凹部５ａが設けられている（図１参照）。鍵支点部１ａが鍵支持部５の凹部５ａと係合して、鍵１が鍵支点部１ａ（鍵回動軸Ｐ１）を中心として上下方向に回動自在にされている。
【００２１】
鍵１の前部には下方に垂下したハンマ駆動片１ｂが設けられている。ハンマ駆動片１ｂの下端部にはウレタンゴム製等の緩衝材１３が取り付けられている。緩衝材１３は、ハンマ２の上側延設部２ｃ及び下側延設部２ｂ間に挟入され、鍵１の押鍵動作をハンマ２に伝達すると共に、ハンマ２の復帰動作を鍵１に伝達する。なお、押鍵及び押鍵復帰の行程において、緩衝材１３はその上端部がハンマ２の上側延設部２ｃと常に当接して動作の伝達を確実にしている。
【００２２】
シャーシ４は、シャーシ水平部４ａとシャーシ４の前部４ｂとがリブ１２により連結されて補強されている。シャーシ前部４ｂには鍵並び方向（鍵１の横方向）の回動を規制するためのキーガイド６が各鍵１毎に突設されている。
【００２３】
ハンマ２は、各鍵１に対応して設けられ、シャーシ４に設けられた支持部材９のハンマ支持部９ａ（ハンマ回動軸Ｐ２）を中心としてその自由端部２ｄが上下方向に回動自在にハンマ支点部２ａにて支持されている。また、ハンマ支点部２ａ近傍から鍵１の後部に亘って、前側が２又形状となっているフォーク形状のバネ７が懸架されている。このバネ７は、鍵１を鍵支持部５に押しつけると共に、ハンマ２を支持部材９のハンマ支持部９ａに押しつけ、鍵１及びハンマ２がシャーシ４から容易に脱落しないようにしている。
【００２４】
ハンマ２は、質量部材２ｆの重さによって下側延設部２ｂにて鍵１を上方に常に付勢している。なお、鍵１の復帰力はバネ７から付与されるのではなく、ハンマ２自身の復帰力によるものである。ハンマ２は、下部にスイッチ部３を駆動するためのスイッチ駆動部２ｅを有する。
【００２５】
シャーシ４の後部４ｄには、フェルト等の上側ストッパ１０（ストッパ部）が設けられ、シャーシ保持部４ｃには、下側ストッパ１１が設けられている。上側ストッパ１０は、例えば、全鍵幅に亘る長さに形成され、押鍵時にハンマ２の質量部材２ｆと当接して鍵１及びハンマ２の回動終了位置（鍵１では前端部の下限位置、ハンマ２では自由端部２ｄの上限位置）を規制する。下側ストッパ１１は非押鍵時にハンマ２の質量部材２ｆと当接して鍵１の前端部の上限位置を規制する。なお、上側ストッパ１０は複数鍵共通または各鍵毎に設けてもよい。
【００２６】
シャーシ前部４ｂにはスイッチ基板８が取り付けられ、スイッチ基板８上にはスイッチ部３が設けられている。スイッチ部３は、ハンマ２のスイッチ駆動部２ｅに対向して各ハンマ２毎に設けられている。スイッチ部３は、接点時間差タイプの２メイク式タッチレスポンススイッチであり、鍵１の押鍵動作を検出する。
【００２７】
シャーシ４における鍵１の後方には、運動エネルギ分散機構ＭＥが設けられる。運動エネルギ分散機構ＭＥは、板バネ１５、質量体１６及び第１、第２クッション１７、１８等から構成される。
【００２８】
板バネ１５は、各鍵１に対応して設けられ、金属で側面視Ｕ字状に形成され、一端部１５ａが支持部１４に取り付けられる。板バネ１５の他端部１５ｂの上面には質量体１６が、下面には第１クッション１７が、それぞれ固着される。質量体１６及び第１クッション１７は、各板バネ１５の弾性により上下方向に移動自在になっている。第２クッション１８は、全鍵共通に設けられ、質量体１６との間に間隙を有して後部カバー１９の天井部１９ａの下面に固着されている。
【００２９】
第１クッション１７は、押鍵操作によりハンマ２が回動したとき、ハンマ２の自由端部２ｄが上側ストッパ１０に当接するのと略同時に第１クッション１７にも当接するように、その高さ方向の位置が設定される。これにより、後述するように、ハンマ２の運動エネルギが分散される。
【００３０】
第１クッション１７は、ハンマ２の回動終了位置近傍でハンマ２を受け止め、衝撃音を緩和する機能を果たすので、比較的硬い緩衝材で構成される。一方、第２クッション１８は、ハンマ２を受け止めた第１クッション１７と共に上方に移動する質量体１６を受け止め、その運動エネルギを吸収するためのものである。従って、その硬さを柔らかく設定しても押鍵時のストップ感には影響がないし、エネルギを効率よく吸収して質量体１６が再びハンマ２方向へ戻る速度が速くなりすぎないように、十分な柔らかさを有する材料で構成される。
【００３１】
質量体１６は、慣性を持たせるために金属等のある程度の質量がある材料で構成され、第１クッション１７、板バネ１５の他端部１５ｂ及び質量体１６からなる「質量部ＭＡ」の質量の大半を占める。板バネ１５は、ハンマ２による打撃力を受けて移動した質量体１６を原位置（図２に示す位置）に復帰させる機能を果たす。
【００３２】
かかる構成において、鍵１を押鍵すると、鍵１のハンマ駆動片１ｂによってハンマ２が駆動されて回動する。そして、図３に示すように、ハンマ２がその回動終了位置近傍に達すると、ハンマ２の自由端部２ｄが、第１クッション１７及び上側ストッパ１０に略同時に当接する。
【００３３】
すると、「質量部ＭＡ」が上方に移動し、程なく質量体１６が第２クッション１８に当接する。ハンマ２の自由端部２ｄが上記「質量部ＭＡ」に当接したことで、ハンマ２の運動エネルギの多くは「質量部ＭＡ」に伝わり、ハンマ２の運動エネルギは効果的に減少する。ここで、「質量部ＭＡ」の質量をｍa（ｋｇ）、ハンマ２との当接後の「質量部ＭＡ」の移動速度をｖa（ｍ／ｓ）とすると、バネ力や摩擦力等を考慮しなければ、「ｍaｖa 2／２」に相当する運動エネルギ（Ｊ）がハンマ２から「質量部ＭＡ」に移行したことになる。これにより、ハンマ２の運動エネルギのうち上側ストッパ１０で吸収を受け持つべき分が減少する。
【００３４】
従って、上側ストッパ１０の硬さを比較的柔らかめに設定できることから、ハンマ２の強い跳ね返り、演奏者の指への過度の衝撃、大きな衝撃音の発生等が抑制される。しかも、しっかりとしたストップ感が得られる。また、経年変化にも強く、上側ストッパ１０の変形が抑制される結果、長期に亘って良好な押鍵感触が維持される。
【００３５】
また、ハンマ２が当接した「質量部ＭＡ」は、ハンマ２から離間していくので、ハンマ２は、当接時に「質量部ＭＡ」から大きな反力を受けた後、その反力が急速に減少する。そしてその後、ハンマ２は、上側ストッパ１０から大きな反力を受ける。従って、押鍵押し切り時においては、ハンマ２が受ける反力の変化は、グランドピアノにおいてハンマアクションを介して鍵が受ける反力の変化に比較的近いものとなり、良好なレットオフ感が得られる。
【００３６】
一方、質量体１６が第２クッション１８に当接すると、第２クッション１８は柔らかいため、「質量部ＭＡ」の運動エネルギがほとんど吸収される。そして、「質量部ＭＡ」の自重及び板バネ１５のバネ力により、「質量部ＭＡ」は、振動を減衰させながら原位置に復帰していく。
【００３７】
なお、ハンマ２の自由端部２ｄは、上側ストッパ１０よりも先に第１クッション１７に当接してもよく、それとは逆に、第１クッション１７よりも先に上側ストッパ１０に当接してもよい。すなわち、上側ストッパ１０は第１クッション１７に比しかなり柔らかい材料で構成されるので、上側ストッパ１０と第１クッション１７との硬さ設定の差異から、自由端部２ｄが第１クッション１７に一旦当接してしまえば、その後に上側ストッパ１０が受ける衝撃は著しく減少する。従って、両者の高さ方向の配置については、多少の誤差は許容され、ハンマ２の上側ストッパ１０と第１クッション１７への当接の時間差も多少は許容される。
【００３８】
このことをさらに考察すると、次のようになる。すなわち、ハンマ２の自由端部２ｄに質量が集中しているとみなした場合における、その質量集中部の質量をｍh、当接直前におけるハンマ２の自由端部２ｄの速度をｖh、上側ストッパ１０の弾性定数（ばね定数に相当するもの）をｋ（Ｎ／ｍ）、上側ストッパ１０の変形量をｘ（ｍ）とすると、当接直前にハンマ２の自由端部２ｄが有していた運動エネルギＥ１（Ｊ）、押鍵押し切り直後において上側ストッパ１０が蓄える弾性変形によるひずみエネルギＥ２（Ｊ）、押鍵押し切り直後における「質量部ＭＡ」の運動エネルギＥ３（Ｊ）は、下記数式１、２、３により表される。
【００３９】
【数１】
Ｅ１＝ｍhｖh 2／２
【００４０】
【数２】
Ｅ２＝ｋｘ2／２
【００４１】
【数３】
Ｅ３＝ｍaｖa 2／２
そして、ハンマ２の加速度、板バネ１５のバネ力、各種摩擦力、粘弾性による損失等の影響を除外すれば、下記数式４が成立する。
【００４２】
【数４】
Ｅ１＝Ｅ２＋Ｅ３
すなわち、当接直前にハンマ２の自由端部２ｄが有していた運動エネルギＥ１が、上側ストッパ１０のひずみエネルギＥ２と「質量部ＭＡ」の運動エネルギＥ３とに分散変換される。従って、自由端部２ｄが上側ストッパ１０と第１クッション１７のいずれに先に当接するにしても、運動エネルギＥ１がひずみエネルギＥ２と運動エネルギＥ３とに適当に分散されるように設定すればよく、また、ストップ感がどのようなものになるかは、上記運動エネルギの分散の設定態様によって任意に規定することができる。その場合、上側ストッパ１０及び第１クッション１７の硬さ、「質量部ＭＡ」の質量、上側ストッパ１０と「質量部ＭＡ」との高さ関係が、分散設定を決める設計上の主な要素となる。
【００４３】
なお、実際の押鍵の態様は様々である。例えば、強打の場合であっても、押鍵当初だけ強く、ハンマ２が、鍵１との連動関係がほとんど絶たれた状態で回動終了位置に達する場合がある。本実施の形態では、ハンマ２の上側延設部２ｃと下側延設部２ｂと緩衝材１３とで、ハンマ２と鍵１とが上下方向に連結されているので、実際には、回動往行程後半において、ハンマ２が鍵１を引き込むような動作となる。一方、押鍵力による加速度が回動全行程に亘って加わり続け、鍵１とハンマ２との連動関係が保たれた状態で回動終了位置に達する場合がある。この状態では、鍵１がハンマ２に対して最後（回動終了位置）まで付勢し続けることになる。特許第２９５６１８０号で示されているように、鍵の動特性は、線形微分方程式で近似されるので、厳密には、前者と後者とでは回動終了位置近傍での力学的作用が相違し、押鍵感触を同列には議論できない。特に後者では、押鍵感触には、ハンマ２の速度及び「質量部ＭＡ」の質量のほか、その時点でハンマ２に付与されている加速度、板バネ１５のバネ力、各種摩擦力が影響する。
【００４４】
しかし、いずれにしても、最終的にはハンマ２が上側ストッパ１０で受け止められることには変わりなく、回動終了位置ではハンマ２の運動エネルギが急速に消失し、しかも上側ストッパ１０が負担する運動エネルギが少なくて済むことから、衝撃が少なく且つ鍵１がしっかりと止まった感覚が得られることになる。
【００４５】
本実施の形態によれば、ハンマ体２が上側ストッパ１０に当接するのと略同時に第１クッション１７にも当接し、質量部ＭＡが上方に移動して第２クッション１８に当接することで、ハンマ体２の運動エネルギが質量部ＭＡを介して第２クッション１８に吸収されるので、質量部ＭＡを設けない場合に比し、上側ストッパ１０が受ける運動エネルギが減少する。そのため、ハンマ体２が上側ストッパ１０から跳ね返りにくく、演奏者の指に過度の衝撃が加わらず、しかも大きな衝撃音が発生しない。また、上側ストッパ１０の経年変化も少なくなる。よって、押鍵押し切り時におけるハンマ体の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる。さらに、上側ストッパ１０の経年変化による縮みからくる鍵上面の高さの不揃いがなくなることで、グリッサンド奏法等の演奏のやりやすさを長期に亘って維持することができる。
【００４６】
なお、質量体１６は板バネ１５を介して支持したが、これに限るものでなく、ハンマ２が第１クッション１７当接した後の質量体１６が、ハンマ２の自由端部２ｄの回動方向と略同方向に移動自在で、なおかつ質量体１６が速やかに原位置に復帰できる構成であれば、他の方法で支持するようにしてもよい。
【００４７】
なお、ハンマ２は後方が自由端部２ｄとして回動するようになっているが、これに限るものでなく、前方に自由端部を設けた形でも本発明を適用可能である。
【００４８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対し、「質量部ＭＡ」に代えて「質量部ＭＢ」を設け、しかも「質量部ＭＢ」の保持態様を変えた点が異なり、その他は第１の実施の形態と同様である。
【００４９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る鍵盤装置の縦断面図であり、図２に対応して非押鍵状態を示している。
【００５０】
シャーシ４の後部４ｄ’には、第１の実施の形態と同様に、上側ストッパ１０が全鍵幅に亘り、鍵並び方向（ハンマ２の並び方向でもある）に沿って帯状に配設されている。本実施の形態ではさらに、シャーシ後部４ｄ’において、上側ストッパ１０の後方に、「質量部ＭＢ」が設けられる。上側ストッパ１０及び「質量部ＭＢ」はいずれも、後部４ｄ’の下面に接着等により固定されている。「質量部ＭＢ」は、上側ストッパ１０に近接して、全鍵幅に亘り、鍵並び方向に沿って帯状に配設されており、従って、上側ストッパ１０と「質量部ＭＢ」とが２列に並設された状態となっている。これにより、「質量部ＭＢ」の組み付けが第１の実施の形態の「質量部ＭＡ」に比し容易になっている。
【００５１】
「質量部ＭＢ」は、それぞれ全鍵幅の長さを有する質量体２２を上側クッション２１と下側クッション２３とで挟んだ構造となっており、上側クッション２１がシャーシ後部４ｄ’に固着される。質量体２２は、金属で構成してもよいが、本実施の形態では、例えば、エラストマやゴムに金属粉を混合する等により、適当な質量と柔軟性とを兼ね備えた弾性材料で構成され、特に内部損失が大きい材料で構成されるのが望ましい。質量体２２は、「質量部ＭＢ」の質量の大半を占める。
【００５２】
下側クッション２３は、ハンマ２の自由端部２ｄと直接当接して、ハンマ２の運動エネルギを質量体２２に伝えると共に、衝撃音を軽減する。従って、衝撃を吸収しすぎることがないよう、ハンマ２の運動エネルギを質量体２２に十分に伝えるに適した硬さを有している。上側クッション２１は、ハンマ２から質量体２２が受けた運動エネルギを効率よく吸収するような柔らかい材料で構成される。質量体２２は、上側クッション２１が弾性変形する範囲で上下方向に移動自在になっている。
【００５３】
「質量部ＭＢ」は、押鍵操作によりハンマ２が回動したとき、ハンマ２の自由端部２ｄが上側ストッパ１０に当接するのと略同時に下側クッション２３にも当接するように、その高さ方向の位置が設定される。
【００５４】
かかる構成において、鍵１を押鍵してハンマ２がその回動終了位置近傍に達すると、ハンマ２の自由端部２ｄが、上側ストッパ１０及び下側クッション２３に略同時に当接する。
【００５５】
すると、下側クッション２３を介して質量体２２が上方へ付勢され、上側クッション２１が大きく弾性変形して質量体２２が上方に移動する。ハンマ２の自由端部２ｄが「質量部ＭＢ」に当接したことで、ハンマ２の運動エネルギの多くは「質量部ＭＢ」に伝わり、ハンマ２の運動エネルギは効果的に減少する。押鍵時における運動エネルギの分散変換の作用は第１の実施の形態と同様であり、押鍵押し切り直後における「質量部ＭＢ」の運動エネルギをＥ４（Ｊ）とすると、ハンマ２の運動エネルギＥ１のほとんどが、上側ストッパ１０のひずみエネルギＥ２と「質量部ＭＢ」の運動エネルギＥ４とに分散変換される。
【００５６】
本実施の形態によれば、押鍵押し切り時におけるハンマ体の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５７】
本実施の形態によればまた、「質量部ＭＢ」及び上側ストッパ１０は、全ハンマ２共通に設けられ、鍵並び方向に沿って帯状に並設されたので、第１の実施の形態のように、「質量部ＭＡ」を各鍵毎に設ける場合に比し、「質量部ＭＢ」の組み付け工数を削減することができる。また、「質量部ＭＢ」及び上側ストッパ１０は、共通の保持部材であるシャーシ４により保持されるようにしたので、第１の実施の形態のように、「質量部ＭＡ」を後部カバー１９の天井部１９ａに別途固着する場合に比し、装置の奥行き寸法を短くすることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、質量体２２は、金属粉を混合した弾性材料で構成したが、個々のハンマ２の動作に応じて自由に移動できればよく、例示の材料や構成に限るものでない。例えば、金属を１つのハンマ２または複数のハンマ２毎に分割した構成でもよく、あるいは１つのハンマ２の幅よりさらに狭い幅で分割された構成でもよい。具体的には、金属製の鎖状ワイヤを全鍵幅または複数鍵幅に亘る長さに形成すれば、内部の摩擦によるエネルギの効率的な吸収が期待できる。鎖状ワイヤの場合でも、単一のワイヤに限らず、複数本を装置の前後方向に並設してもよい。鎖状ワイヤの断面として、その外部形状（１本の線の断面）は矩形等が望ましく、また、各鎖内部を樹脂で埋めるのがより望ましい。また、質量体２２として、砂や金属粉を袋状部材で包んで全鍵幅または複数鍵幅に亘る長さに形成したものを適用してもよい。
【００５９】
なお、「質量部ＭＡ」は、全ハンマ２に共通でなく、いくつかに分割し、複数ハンマ２に共通に設けてもよい。
【００６０】
本実施の形態では、下側クッション２３の下面位置は、上側クッション２１、質量体２２及び下側クッション２３の厚みの合計で決まるため、下側クッション２３の下面位置を全鍵幅に亘って均一にするには、厚みのばらつきを極力小さく設定する必要がある。しかし、次に示す変形例のようにすれば、下側クッション２３の下面位置を容易に均一にすることができる。
【００６１】
すなわち、「質量部ＭＢ」をシャーシ後部４ｄ’に接着固定する代わりに、図５に示すように、支持部材２４（２４Ａ、２４Ｂ等）を、シャーシ４乃至装置本体に対して固定的に、適当な間隔で（例えば各ハンマ２間に）複数設け、高さを均一にした支持部材２４の支持面２４ａ（２４Ａａ、２４Ｂａ等）で「質量部ＭＢ」を下方から保持するようにしてもよい。このようにすれば、支持面２４ａにて下側クッション２３の下面位置が一様に保たれるため、各ハンマ２間の当接タイミングのばらつきが少なくなって、各鍵間の押鍵感触乃至ストップ感が均一なものとなる。
【００６２】
特に、上記鎖状ワイヤを採用する構成や、図５に示すように、各支持部材２４で各鍵毎に仕切られるような構成では、近接する複数の鍵が同時に押鍵された場合であっても、近接鍵相互間でタッチ感触の影響を受けにくい構造にすることができる。
【００６３】
あるいは、「質量部ＭＢ」をシャーシ後部４ｄ’に接着固定する代わりに、図６に示すように、シート部材２５によって「質量部ＭＢ」を下方からくるんで保持するように構成してもよい。シート部材２５は、例えば、上部がシャーシ４に保持されるようにすればよい。シート部材２５は、薄い膜状部材で、伸縮量が少ないがあまり硬くなく、可撓性を有するような厚み及び材料で形成され、ハンマ２の運動エネルギが質量体２２に円滑に伝わることを阻害しないように構成される。このようにすれば、シート部材２５にて下側クッション２３の下面位置が一様に保たれるため、上記支持部材２４の場合と同様の効果を奏することができる。なお、下側クッション２３は、シート部材２５の下面に設けるようにしてもよい。
【００６４】
なお、第１、第２の実施の形態においては、上側ストッパ１０、「質量部ＭＡ」、「質量部ＭＢ」に当接する回動部材として、鍵１によって回動するハンマ２を例示したが、これに限るものでなく、適当な質量配分がなされた鍵自体が上記回動部材として上側ストッパ１０、「質量部ＭＡ」、「質量部ＭＢ」に直接当接するように構成した場合にも、本発明を適用可能である。また、他の部材を介して鍵１によりハンマ２が回動する場合にも適用される。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、押鍵押し切り時における回動部材の跳ね返り、指への衝撃及び衝撃音を抑制しつつ、しっかりとしたストップ感を長期に亘り維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る鍵盤装置の駆動部構造の構成を示す斜視図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図（非押鍵状態（鍵が押鍵行程の開始位置にある状態））である。
【図３】 図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図（押鍵状態（鍵が押鍵行程の終了位置（押し切り位置）にある状態））である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態に係る鍵盤装置の縦断面図である。
【図５】 第２の実施の形態の変形例を示す図である。
【図６】 第２の実施の形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１ 鍵、 ２ ハンマ（回動部材）、 ２ｄ 自由端部、 ４ シャーシ（保持部材）、 １０ 上側ストッパ（ストッパ部）、 １５ 板バネ、 １６ 質量体、 １７ 第１クッション、 １８ 第２クッション、 ２５ シート部材（膜状部材）、 ＭＥ 運動エネルギ分散機構、 ＭＡ、ＭＢ 質量部
Claims (7)
- 押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、
弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、
前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、
前記回動部材が、前記質量部の移動方向に垂直な該質量部の面に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成され、
前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材を介して固定部に支持されたことを特徴とする鍵盤装置。 - 押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、
弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、
前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、
前記回動部材が、前記質量部に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成され、
前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材料で構成されたことを特徴とする鍵盤装置。 - 押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、
弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、
前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持された質量部とを有し、
押鍵操作により、前記回動部材が前記質量部及び前記ストッパ部に当接することで、少なくともその当接直後においては、押鍵操作により与えられた前記回動部材の運動エネルギが、前記ストッパ部の弾性変形によるひずみエネルギと前記質量部の運動エネルギとに変換されるように構成され、
前記質量部には、該質量部の質量の大半を占める質量体が含まれ、且つ、該質量体は、弾性材料で構成されたことを特徴とする鍵盤装置。 - 押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、
弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、
膜状部材を介して、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持され、質量の大半を占める質量体が含まれてなる質量部とを有し、
前記回動部材が、前記質量部に当接するのと略同時に前記ストッパ部にも当接するように構成されたことを特徴とする鍵盤装置。 - 押鍵操作により各々回動する複数の回動部材と、
弾性を有し、前記回動部材と当接して該回動部材の回動終了位置をほぼ規制するストッパ部と、
膜状部材を介して、前記回動部材の回動方向と略同方向に移動自在に保持され、質量の大半を占める質量体が含まれてなる質量部とを有し、
押鍵操作により、前記回動部材が前記質量部及び前記ストッパ部に当接することで、少なくともその当接直後においては、押鍵操作により与えられた前記回動部材の運動エネルギが、前記ストッパ部の弾性変形によるひずみエネルギと前記質量部の運動エネルギとに変換されるように構成されたことを特徴とする鍵盤装置。 - 前記ストッパ部及び前記質量部は、複数の回動部材に共通に設けられ、前記回動部材の並び方向に沿って帯状に並設されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鍵盤装置。
- 前記ストッパ部及び前記質量部は、共通の保持部材により保持されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の鍵盤装置。
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