JP4172397B2 - 鍵盤装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子楽器の鍵盤装置に関し、詳細には鍵操作を楽音制御に反映させるために鍵の押鍵力に応じた鍵操作及び鍵並び方向の揺動操作を検出する鍵盤装置に関する。

従来、このような鍵盤装置として、例えば、特開２００３−２９７５６号公報に開示されたものがある。この従来の鍵盤装置では、鍵の押鍵ストローク後に鍵をさらに下方に押下したとき、下方への力を下限ストッパホルダを介して板状部材に伝え、この板状部材を下方に撓ませて、この下限ストッパホルダの変位量をセンサにより検出する。また、この従来の鍵盤装置では、メインフレームとサブフレームとが合成樹脂で一体成型されたヒンジ部で結合されており、サブフレームがヒンジ部を介してフレームに対して鍵並び方向に相対的に移動可能に構成されている。そして、押鍵ストローク中または押鍵後に鍵が鍵並び方向に揺動され、サブフレームがメインフレームに対して鍵並び方向に揺動すると、この鍵の並び方向の揺動をセンサにより検出する。そして、これらのセンサによる検出信号を、例えば、音色、音量、ピッチ、リバーブ、パン、ビブラート等に反映させて楽音を制御するようにしている。
特開２００３−２９７５６号公報

ここで、鍵の押鍵ストローク後に例えば鍵盤全体を押下するような感覚で、強い鍵操作力で押下する場合があり、前記板状部材を固定しているサブフレームに対して下に押下される力が加わる。このため前記ヒンジ部に力が加わり次のような問題がある。

図５は従来の問題点を説明する図である。鍵１００に力Ｗがかかるとサブフレーム２００を支持するヒンジ部３００に力が加わり、特にヒンジ部３００とメインフレーム４００との接合部分すなわちヒンジ部３００の支点側基端部Ｐに矢印のような曲げモーメントがかかり、この支点側基端部Ｐに応力集中が生じる。したがって、この部分の強度が充分でないと、破断してしまう可能性もある。この点で、前記従来の鍵盤装置では改良の余地がある。また、単にヒンジ部を肉厚にするとサブフレームの鍵並び方向の衝動を妨げることになる。例えば、ヒンジ部３００の図５の図面と直交する方向の厚みを２倍にすると、このヒンジ部３００の鍵並び方向のバネ定数が２² ＝８倍になってしまう。

本発明は、鍵の押鍵力に応じた鍵操作及び鍵並び方向の揺動操作を検出する鍵盤装置を、メインフレームとサブフレームとをヒンジ部を介して弾性材料で一体に形成して構成し、該ヒンジ部の鍵並び方向のバネ定数への影響を最小限にしながら、押鍵方向の強度を確保することを課題とする。

請求項１の鍵盤装置は、複数の鍵が揺動自在に保持され、メインフレームと前記メインフレームに対して鍵並び方向に揺動可能に設けられたサブフレームとから構成される鍵盤フレームを備えた鍵盤装置であって、前記鍵盤フレームは、前記メインフレームと前記サブフレームとがヒンジ部を介して弾性材料で一体に形成されて構成され、前記鍵に対して鍵並び方向に力を加えたとき、該力が該鍵から前記サブフレームに伝達されることで、前記サブフレームが前記メインフレームに対して前記ヒンジ部を介して鍵並び方向に移動し得るように構成された鍵盤装置であって、前記ヒンジ部の高さ方向の幅を演奏者側より支点側を広くしたことを特徴とする。

請求項１の鍵盤装置においては、ヒンジ部の支点側はメインフレームに結合し演奏者側はサブフレームに結合している。サブフレームに押鍵方向に力が加わっても、ヒンジ部の高さ方向の幅が支点側で広くなっているので、メインフレームに固定される支点側基端部の強度が強くなる。また、ヒンジ部の演奏者側（サブフレーム側端部）は支点側に比して相対的に狭くなっているので、この演奏者側はバネ定数が小さい。したがって、ヒンジ部は全体として鍵並び方向のバネ定数への影響を最小限にしながら、押鍵方向の強度が確保されている。

請求項２の鍵盤装置は、請求項１の構成を備え、前記ヒンジ部の高さ方向の幅を演奏者側から支点側に向かって連続的に広くしたことを特徴とする。

請求項２の鍵盤装置においては、請求項１と同様な作用効果に加えて、ヒンジ部の高さ方向の幅が連続的に広くなっているので、前記図５の支点側基端部Ｐにかかると同様な応力集中を避けることができ、さらに強度が確保できる。

請求項３の鍵盤装置は、請求項１または２の構成を備え、前記ヒンジ部は、その高さ方向の幅を演奏者側より支点側を広くする態様を、該高さ方向の幅の上下端部の両方において成したことを特徴とする。

請求項３の鍵盤装置においては、請求項１または２と同様な作用効果に加えて、ヒンジ部の高さ方向の幅の上下端部が支点側に連結するメインフレームの上下端部よりも内側に窪むので、このヒンジ部の上側に鍵スイッチ基板等を配置することができる。したがって、鍵盤装置の全体の厚みを小さくできる。

請求項４の鍵盤装置は、複数の鍵からなる鍵盤と鍵盤楽器本体に対して固定的に設けられたメインフレームと前記鍵盤楽器本体に対して鍵並び方向に揺動可能に設けられたサブフレームとから構成される鍵盤フレームを備えた鍵盤装置であって、前記複数の鍵は、それぞれ前記メインフレームまたは前記サブフレームのいずれか一方に一部が固定されてなり、前記鍵盤フレームは、前記メインフレームと前記サブフレームとがヒンジ部を介して弾性材料で一体に形成されて構成され、前記鍵に対して鍵並び方向に力を加えたとき、該力が該鍵から前記サブフレームに伝達されることで、前記サブフレームが前記メインフレームに対して前記ヒンジ部を介して鍵並び方向に移動し得るように構成され、前記ヒンジ部は、鍵並び方向に接近して隣接された複数ヒンジ部としたことを特徴とする。

請求項４の鍵盤装置においては、ヒンジ部が、鍵並び方向に接近して隣接された複数ヒンジ部となているので、例えば２枚のリブを鍵並び方向に併設した複数ヒンジ部であれば、１枚のリブより２倍の強度がある。ｎ枚のリブを鍵並び方向に併設した複数ヒンジ部であれば、１枚のリブよりｎ倍の強度がある。この場合、例えば２枚の複数ヒンジ部であっても、この複数ヒンジ部におけるバネ定数は１枚のリブのバネ定数の２倍になるだけであり、前記のように厚みを２倍にした場合（８倍）よりもバネ定数を抑えることができる。

請求項１の鍵盤装置によれば、鍵の押鍵力に応じた鍵操作及び鍵並び方向の揺動操作を検出する鍵盤装置において、ヒンジ部の鍵並び方向のバネ定数への影響を最小限にしながら、押鍵方向の強度を確保することができる。

請求項２の鍵盤装置によれば、請求項１と同様な効果に加えて、ヒンジ部の高さ方向の幅が連続的に広くなっているので、応力集中を避けることができ、さらに強度が確保できる。

請求項３の鍵盤装置によれば、請求項１または２と同様な効果に加えて、ヒンジ部の上側に鍵スイッチ基板等を配置することができ、鍵盤装置の全体の厚みを小さくできる。

請求項４の鍵盤装置によれば、該ヒンジ部の鍵並び方向のバネ定数への影響を最小限にしながら、押鍵方向の強度を確保することができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、この明細書において、鍵盤装置（電子楽器）の「上下左右」を指す場合、演奏時の演奏者側（鍵盤側）から見た正立状態の「上下左右」とする。また、「前後方向（あるいは手前と奥）」を指す場合、演奏者側を「前、手前」、背面側を「後、奥」とする。

図１は本発明の実施形態における電子楽器の鍵盤装置の断面図、図２は同鍵盤装置の一部裏面図、図３は同鍵盤装置の裏側から見た一部斜視図、図４は鍵フレームの概略構成を示す裏面図であり、図１は図２及び図３のＡ−Ａ矢視断面図ある。なお、図２は、図４の二点差線で囲った部分に対応しているが、図において右側も図２とほぼ同形状となっている。この鍵盤装置は電子オルガン用の鍵盤装置であり、鍵押圧検出装置（アフタセンサ機構）１０により鍵の押離鍵方向（上下方向）の押鍵力を検出するとともに、揺動検出センサ２０により鍵並び方向の押鍵力を検出して、音色、音量、ピッチ、リバーブ、パン、ビブラート等をの楽音制御を行えるようにしたものである。図４に示すように、鍵押圧検出装置１０は、鍵盤の左右位置にそれぞれ構成されており、これにより、センサによる押離鍵方向の押鍵操作の検出精度を向上させている。また、揺動検出センサ２０は中央に配設されている。

図４に示したように、鍵フレーム１は、当該鍵盤装置を楽器本体に固着するための「メインフレーム」としての固定フレーム１１と、「サブフレーム」としての可動フレーム１２と、該固定フレーム１１と可動フレーム１２とを連結するヒンジ部１３とで構成され、この固定フレーム１１、可動フレーム１２及びヒンジ部１３は、硬質の合成樹脂で金型により一体成型されている。この硬質の合成樹脂としては、例えばガラス入り樹脂（いわゆるＦＲＰ）であり主材料はＡＢＳ樹脂である。

固定フレーム１１と可動フレーム１２は鍵盤装置の左右全長にわたる長尺の部材であり、固定フレーム１１には、両端２箇所と内側２箇所に可動フレーム１２よりも下側（図４の手前側）に出っ張った固定台部１１１が形成されている。可動フレーム１２には、固定フレーム１１の固定台部１１１の間で後方側（図４の上側）に出っ張ったセンサ取付部１２１が形成されている。そして、ヒンジ部１３は、固定フレーム１１の固定台部１１１と可動フレーム１２のセンタ取付部１２１との間に配置されている。可動フレーム１２のセンサ取付部１２１は、固定フレームの固定台部１１１よりも上側（図４の奥側）に窪んだ状態となっており、この窪んだ部分に鍵押圧検出装置１０と揺動検出センサ２０が配設されており、これにより、当該鍵盤装置の厚みが薄くなっている。なお、揺動検出センサ２０は可動フレーム１２の中央のセンサ取付部１２１に取付られるアクチュエータ部２０Ａと、固定フレーム１１の中央に取付られるセンサ部２０Ｂとから構成されている。

ヒンジ部１３は鍵並び方向の厚みが薄いリブ状に形成してそのリブを鍵並び方向に複数併設したものであり、このヒンジ部１３の弾性により、可動フレーム１２は固定フレーム１１に対して鍵並び方向に僅かに揺動可能とされている。なお、固定フレーム１１及び可動フレーム１２はヒンジ部１３と同様に垂直面をなす多数のリブａ，ｂ，ｃ，ｄ等により軽量で堅牢な構造になっている。

鍵（白鍵及び黒鍵）２は奥側の基端部２ａにおいて、固定フレーム１１の上部の鍵支持部１１ａに回動自在となるように取り付けられている。なお、図１では白鍵についてその断面が現れ黒鍵は白鍵に隠れているので、以下、主に白鍵について説明するが黒鍵についても白鍵と同様な構成になっている。固定フレーム１１のバネ係止部１１ｂと鍵２のバネ受部２ｂとの間には復帰用バネ２１が装着される。復帰用バネ２１は鍵２を上方に付勢しており、押鍵後に離鍵されると鍵２を非押鍵状態の位置に復帰させる。

鍵２の前寄りには２枚のストッパ当接片２ｃが下方に延設されている（黒鍵の場合は先端近傍）。また、可動フレーム１２の先端には鍵ガイド支持部１２ａが該可動フレーム１２と一体に形成されるとともに、この鍵ガイド支持部１２ａには鍵ガイド１２３が嵌着されており、鍵２のストッパ当接片２ｃが鍵ガイド１２３を挟むようにして上下方向に摺動可能となっている。これにより、鍵２の鍵並び方向の揺動は、鍵ガイド１２３によって抑制される。より正確には、鍵２を鍵並び方向に揺動させると、その力が鍵ガイド１２３を介して可動フレーム１２に伝わり、可動フレーム１２が固定フレーム１１に対して鍵並び方向に揺動する。なお、可動フレーム１２上には、キースイッチ４１等を取り付けた回路基板４が配設されており、鍵２の押離鍵に応じたキーオン、キーオフ等がキースイッチ４１により検出される。

鍵押圧検出装置１０は可動フレーム１２に配設されており、この鍵押圧検出装置１０は可動フレーム１２の鍵並び方向の揺動とは独立に、鍵の押鍵操作を検出する。可動フレーム１２には裏面に延びるボス１２ｃ（図３）が該可動フレーム１２と一体に形成されており、このボス１２ｃの下端部には、板バネ５と延長座金６とがネジＮ１，Ｎ１により伴締めして固定されている。なお、図３に示すように、板バネ５，５は当該一つの鍵押圧検出装置について左右一対に設けられ、各々の板バネ５，５はネジＮ１，Ｎ１，Ｎ１，Ｎ１によりそれぞれ４箇所で固定されている。この板バネ５は鋼鈑で形成され、可動フレーム１２の下部で該可動フレーム１２よりも前方側に突出して延設されている。

板バネ５の前端部には金属板を曲げ加工して形成した下限ストッパレール７がネジＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２により取り付けられている。下限ストッパレール７は鍵並び方向に長尺の部材であり、全鍵に亘ってストッパ当接片２ｃの下方に配置されている。また、下限ストッパレール７上には、全鍵のストッパ当接片２ｃの下端２ｃ１に対向するように長尺の下限ストッパフェルト７１（図１）が接着して配設されている。

また、可動フレーム１２の前端側には鍵ガイド支持部１２ａの付け根部に沿って鍵並び方向に延びる上限ストッパレール部１２２が形成されており、この上限ストッレール部１２２の下面には、全鍵のストッパ当接片２ｃの鈎部上端２ｃ２に対向するように長尺の上限ストッパフェルト１２２ａ（図１）が接着して配設されている。

図３に示すように、可動フレーム１２の下部に板バネ５と伴に固定された延長座金６は、金属板の抜き及び曲げ加工により形成されており、この延長座金６は、板バネ５，５の対向部にそれぞれ固着された一対のアーム部６１，６１とこのアーム部６１，６１の後端部を連結する連結部６２とを一体形成したものである。アーム部６１，６１は鍵並び方向の垂直断面形状がコ字状となる形状にされており、曲げ応力に対して剛性を有している。

この延長座金６の連結部６２には、この連結部６２から前方（鍵２の先端側）に延びる鋼鈑製の被検出板バネ８がネジＮ３によって端部を固着されている。この被検出板バネ８は板バネ５，５の間隙に配置されるとともに、その前端部８ａを下限ストッパレール７の水平曲げ部７ａに下から当接させることにより、前端部８ａ側が下方に僅かに湾曲するように弾性変形されている。こにれより、この被検出板バネ８の前端部８ａは加減ストッパレール７（水平曲げ部７ａ）に常時当接されている。可動フレーム１２の前方寄りの位置には位置検出センサ９（図１）が取り付けられており、この位置検出センサ９のセンシングロッド９ａは、該位置検出センサ９の下部から突出してその先端を被検出板バネ８に当接されている。

以上の構成により、鍵２の非押鍵（離鍵）時には、復帰用バネ２１により鍵２の前端が上がる方向に付勢され、ストッパ当接片２ｃの鈎部上端２ｃ２が上限ストッパフェルト１２２ａに当接して非押鍵状態の位置になる。また、鍵２の押鍵時には、ストッパ当接片２ｃの下端２ｃ１が下限ストッパフェルト７１に当接し、通常の押鍵状態となる。すなわち、このストッパ当接片２ｃが上限ストッパフェルト１２２ａに当接する位置から下限ストッパフェルト７１に当接する位置までが、鍵２の押鍵ストロークとなる。

この押鍵ストローク後に、鍵２に対して更に押下するように押圧力を加えると、ストッパ当接片２ｃにより下限ストッパフェルト７１及び下限ストッパレール７が押し下げられ、この下限ストッパレール７の水平曲げ部７ａにより被検出板バネ８の前端部８ａが押し下げられる。したがって、位置検出センサ９のセンシングロッド９ａの位置で被検出板バネ８は下に変位し、この変位量が位置検出センサ９により検出される。なお、この実施形態の鍵押圧検出装置１０によれば、被検出板バネ８の基端部は鍵盤装置の後方端部となっている。すなわち位置検出センサ９のセンシングロッド９ａが当接する位置から被検出板バネ８の基端部までの距離が長いので、該被検出板バネ８の先端部８ａの変位に極力近
い変位を位置検出センサ９で検出することができる。すなわち、位置検出センサ９による高い検出分解能が得られる。

図１に示すように、ヒンジ部１３の上端部１３Ａは固定フレーム１１の上面１１Ａよりも低い位置にあり、このヒンジ部１３の上端部１３Ａは、固定フレーム１１側の基端部が固定フレーム１１側から鍵盤装置前方にかけて、下降する円弧状端とされるとともにこれに続いて水平端面となっている。また、ヒンジ部１３の下端部１３Ｂは固定フレーム１１の下面１１Ｂから鍵盤装置前方にかけて、上側に傾斜した斜面とされている。すなわち、ヒンジ部１３の高さ方向の幅は、鍵盤装置先端（演奏者側）より固定フレーム１１側（支点側）が広くなっている。こにれよって、ヒンジ部１３の固定フレーム１１側の支点部分の押鍵方向の強度が確保されている。

また、このヒンジ部１３の幅は、固定フレーム１１の下面１１Ｂから上面１１Ａまでの高さ（固定フレームの高さ）より小さくされるとともに、その小さくした差分（固定フレームの高さとヒンジ部１３の高さ方向の幅との差）がヒンジ部の上方と下方とに設けられている。この差分を下方に設けることにより、可動フレーム（サブフレーム）１２のセンサ取付部１２１を固定フレーム１１より上方に奥まらせることができ、ここに鍵押圧検出装置１０を配置して鍵盤装置全体の厚みを薄くしている。また、差分を上方にも設けることにより、キースイッチ４１等を取り付けた回路基板４を配設するスペースを容易に確保することができ、これによっても、鍵盤装置全体の厚みを薄くしている。

また、この実施形態では、図２、図３に示すように、ヒンジ部１３は一箇所において２枚ずつ形成されており、複数ヒンジ部となっている。これによっても、ヒンジ部１３の固定フレーム１１側の支点部分の押鍵方向の強度が確保されている。なお、このような複数ヒンジ部の構成は余り多くしない方がよいが２枚以上でもよい。

なお、ヒンジ部１３の構造は上記実施形態の構造に限らず、高さ方向の幅が演奏者側から支点（メインフレームとの連結部）側に広くなるような構造であれば、他の構造でもよい。例えば、支点側から演奏者側にいくにつれて高さが次第に小さくなるような形状でもよい。

本発明の本発明の実施形態における電子楽器の鍵盤装置の断面図である。 同鍵盤装置の一部裏面図である。 同鍵盤装置の裏側から見た一部斜視図である。 同鍵盤装置の鍵フレームの概略構成を示す裏面図である。 従来の問題点を説明する図である。

符号の説明

１…鍵フレーム、２…鍵、１１…固定フレーム（メインフレーム）、１２…可動フレーム（サブフレーム）、１３…ヒンジ部

Claims (4)

1. 複数の鍵が揺動自在に保持され、メインフレームと前記メインフレームに対して鍵並び方向に揺動可能に設けられたサブフレームとから構成される鍵盤フレームを備えた鍵盤装置であって、
   前記鍵盤フレームは、前記メインフレームと前記サブフレームとがヒンジ部を介して弾性材料で一体に形成されて構成され、
   前記鍵に対して鍵並び方向に力を加えたとき、該力が該鍵から前記サブフレームに伝達されることで、前記サブフレームが前記メインフレームに対して前記ヒンジ部を介して鍵並び方向に移動し得るように構成された鍵盤装置であって、
   前記ヒンジ部の高さ方向の幅を演奏者側より支点側を広くしたことを特徴とする鍵盤装置。
2. 前記ヒンジ部の高さ方向の幅を演奏者側から支点側に向かって連続的に広くしたことを特徴とする請求項１記載の鍵盤装置。
3. 前記ヒンジ部は、その高さ方向の幅を演奏者側より支点側を広くする態様を、該高さ方向の幅の上下端部の両方において成したことを特徴とする請求項１または２記載の鍵盤装置。
4. 複数の鍵からなる鍵盤と鍵盤楽器本体に対して固定的に設けられたメインフレームと前記鍵盤楽器本体に対して鍵並び方向に揺動可能に設けられたサブフレームとから構成される鍵盤フレームを備えた鍵盤装置であって、
   前記複数の鍵は、それぞれ前記メインフレームまたは前記サブフレームのいずれか一方に一部が固定されてなり、前記鍵盤フレームは、前記メインフレームと前記サブフレームとがヒンジ部を介して弾性材料で一体に形成されて構成され、
   前記鍵に対して鍵並び方向に力を加えたとき、該力が該鍵から前記サブフレームに伝達されることで、前記サブフレームが前記メインフレームに対して前記ヒンジ部を介して鍵並び方向に移動し得るように構成され、
   前記ヒンジ部は、その高さ方向の幅を演奏者側より支点側を広くするとともに、複数のリブを鍵並び方向に接近して隣接された複数ヒンジ部としたことを特徴とする鍵盤装置。

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