JP4441008B2

JP4441008B2 - 鍵盤装置

Info

Publication number: JP4441008B2
Application number: JP08457099A
Authority: JP
Inventors: 一郎大須賀
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP2000276164A

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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子楽器の鍵盤装置は、押鍵時に発音制御用基板の導通をなし発音を行なうための接点を各鍵に対応して備えている。一方、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アフタータッチコントロール機能を備えた鍵盤装置では、押鍵圧を感知する圧力センサ（プレッシャーコントロールセンサ、ＰＣセンサともいう）が備えられる。
【０００３】
これら接点及び圧力センサは、相互に異なる機能及び構造を有することから、ほとんどの鍵盤装置において別個の部品として形成されていた。これらを共通の部品により構成した例としては、特許第２７５１１７８号公報に記載のものがある。これは、押鍵時の押圧力に連れて抵抗値を急峻に変化させる第１の抵抗体と緩やかに変化する第２の抵抗体とを１ユニット中に備えたタッチレスポンス装置である。その装置は、押鍵の進行に伴って、第１の抵抗体における２種類の基準抵抗値を通過する時間からイニシャルタッチ検出信号を出力し、その後の第２の抵抗体の抵抗値の変化に応じてアフタタッチ検出信号を出力するという構成を採用している。これにより、１ユニットの部品で、発音制御とアフタータッチコントロールとが行なわれることとなる。しかしながら、この装置では、発音制御を圧力による抵抗値変化に基づいて行なっているため、抵抗体の特性のばらつきが発音制御に影響を及ぼし易く、正確な発音機能を実現するためには、部品特性の管理や発音制御の調整を慎重に行なわなければならず、製造の簡易性に劣るという欠点があった。
【０００４】
【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、接点と圧力センサとを１ユニットの部品として構成し、且つ正確な発音機能を容易に実現し得る鍵盤装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、鍵と、該鍵に設けられたアクチュエータによって押鍵時に鍵と連動し発音制御用基板に接する接点部品を有する鍵盤装置であって、前記接点部品は、支持体と、該支持体を前記基板から遠ざける方向へ付勢しつつ弾性的に鍵盤装置本体上に支持する脚部と、前記支持体に設けられた孔に内に外周部を薄膜で支持されて設けられ、前記基板上の電極と接して発音のための導通をなす接点と、該接点と異なる位置において、前記支持体における前記基板側の面に設けられ押鍵時に該基板上の第１センサ構成部材に接する第２センサ構成部材とを備え、前記鍵の演奏者側に第２センサ構成部材が位置するとともに、前記鍵の他方側に接点が位置し、前記第１センサ構成部材及び第２センサ構成部材は圧力センサを構成しており、前記支持体は前記第２センサ構成部材の上方の位置で押鍵時に前記アクチュエータにより押圧され、前記接点は前記第２センサ構成部材の上での押圧によって導通をなし、押圧の進行により前記第２センサ構成部材が第１センサ構成部材と接するときには前記薄膜が変形することを特徴とする鍵盤装置により達成される。
【０００６】
本発明の好ましい実施態様においては、前記支持体及び該支持体と接する基板部分の少なくとも一方が、その他方の側に向く凸曲面を有しており、前記第１センサ構成部材及び第２センサ構成部材のいずれかが該凸曲面に設けられている。
【０００７】
また、前記脚部の一部は、前記支持体の回動支点をなすように構成することができる。
【０００８】
前記支持体及び該支持体と接する基板部分の少なくとも一方は、弾性部材を備えたものとすることができる。
【０００９】
さらに、前記第２センサ構成部材は、前記支持体に取り付けられた弾性体における前記基板に向く面に形成することができる。
【００１０】
【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，及び第１センサ構成部材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、図２に示すように押鍵時に基板３と接する接点２０と、接点２０を一部に有する支持体２１と、該支持体２１を基板３から遠ざける方向へ付勢しつつ弾性的に支持する脚部２２と、前記支持体における基板３側の面に設けられ押鍵時に該基板上の第１センサ構成部材４に接する第２センサ構成部材２３とを備えている。この第１センサ構成部材４及び第２センサ構成部材２３は、押鍵に伴い支持体２１が押圧されたときに相互に接し、接触圧に応じた出力を呈する圧力センサを構成している。第１センサ構成部材及び第２センサ構成部材は、一方が電極板を備え、他方が導電ゴム、導電インク層等からなる導電層を備えたもの、双方が導電層を備えたもの等、両者の接触圧により導電性を変化させる種々の構成を取ることができる。鍵１は、前方（演奏者側）寄りに突片１０を備えており、これが押鍵時に接点部品２を押圧するアクチュエータの役割をなす。鍵１及びフレーム５の前端部には各々垂下部１１及びストッパ部材６が設けられており、鍵１が押鍵されたときに垂下部１１がストッパ部材６に当接して鍵のフルストロークが画定される。
【００１１】
図２に詳細を示すように、支持体２１は、水平方向に扁平な円板状のブロックであり、その外周部をドーム状の脚部２２により支持されている。支持体２１には、上下方向に延びる貫通孔が形成され、該貫通孔内の下部付近から薄膜２００が下方へ円錐状に延びている。接点２０は、可撓性薄膜２００の下端にカーボンインク等により形成された導電性の接触部２０１を備えた、いわゆる内ドーム接点とされている。基板３における接点２０の下方には発音制御のための一対の電極３０が設けられており、接点２０は押鍵時に支持体２１と共に下降して、これらに跨るように接し電極間の導通をなす。脚部２２は、支持体下端から下方へ広がる膜体２２０をスカート状に延ばし、厚肉の下端部２２１を基板３に密着され固定されており、支持体２１を基板３から遠ざける方向に付勢している。脚部２２の形状は、周方向に連続した膜体とする他、膜体の周方向の一部が切り欠かれたもの、図示の形状で上下方向に湾曲して延びる複数の棒状のもの等とすることができる。接点２０、支持体２１及び脚部２２は、合成ゴムにより一体成型されている。第２センサ構成部材２３は、この例では厚膜導電インクで形成されており、第１センサ構成部材４には、感圧インク等により、接触圧の変化と共に抵抗値を変化させる感圧部が設けられている。
【００１２】
この接点部品は、以下のように作動する。非押鍵時には、接点２０は支持体２１と共に脚部２２の付勢力によりに上方に持ち上げられている。押鍵により、鍵の突片１０が支持体２１を下方へ押圧すると支持体と共に接点２０は下降し、鍵のフルストローク（通常は鍵前端で約１０ｍｍ）の少し手前（通常は鍵前端で約７ｍｍ）で接触部２０１が基板３の電極３０に接する。これにより、発音制御部の導通がなされて楽音が発せられる。さらに押鍵が進み、図３に示すように、ほぼフルストロークまで押鍵されると、支持体の第２センサ構成部材２３が基板３の第１センサ構成部材４に接する。押鍵力が大きくなり、第２センサ構成部材２３に押圧された第１センサ構成部材４の抵抗値が所定値より小さくなると、基板回路上の第１センサ構成部材の抵抗値に応じて、音量変化、トレモロ効果、ビブラート効果等のアフタータッチコントロールが行なわれることとなる。
【００１３】
このように、脚部２２により発音制御用基板３から遠ざかる方向に付勢された支持体２１に接点２０を支持させたので、押鍵時に支持体２１が所定距離の下降したときに確実に接点２０が基板３に接して発音制御回路の導通をなすことができ、発音の制御が確実である。また、支持体２１には基板側の面に、基板３上の第１センサ構成部材４に接する第２センサ構成部材をも設けているので、支持体に発音制御及びアフタータッチコントロールの両機能が集約されており、構造の簡易化及び取付作業の容易化が図られている。
【００１４】
図４は、本発明の鍵盤装置の他の実施形態を示す。以下の実施形態において図２の実施形態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。図４の実施形態に係る鍵盤装置の接点部品においては、支持体２１ａに設けられた第２センサ構成部材２３ａが基板３側に向く凸曲面とされている。この凸曲面をなす第２センサ構成部材は、支持体２１ａの一部を凸曲面とし、その上に厚膜導電インク層を設けることにより形成される。支持体２１ａは、凸曲面を形成する凸部が弾性部材で構成される。このように凸曲面の第２センサ構成部材２３ａとした場合は、第１センサ構成部材４ａにおける接触面は、例えば図６又は図８に示すような形態とすることができる。
【００１５】
図６に示す第１センサ構成部材の接触面は、コモンラインに接続された中央の接触部Ｃ及び該接触部と電気的に対をなす複数の接触部Ｅ1〜Ｅ8を備えている。接触部Ｃ及び接触部Ｅ1は、接点部品の第２センサ構成部材２３ａとの接触圧が小さいときに最初に接する部分であるので、接触時の導通を確実にするために共に櫛歯状をなし相互に接近配置されている。接触部Ｅ2〜Ｅ8は、これらの接触部Ｃ、Ｅ1の両側に微小間隙をおいて配置され、内側から対をなすように２個ずつが相互に接続され各々端子Ｔc、Ｔ1〜Ｔ8に接続されている。これらの端子は、図７に示す回路を構成するようにさらに図外の部品に接続されている。図７の回路では、接触部Ｅ1〜Ｅ8は抵抗Ｒ1〜Ｒ8及び微分回路Ｄ1〜Ｄ8を経てバスＢに接続されている。バスＢは、発音制御回路CPUを経て音源Ｓに接続されている。
【００１６】
この構成により、接点部品２は、押鍵時に下降して先ず接点２０を基板３の電極に接して音源に発音を行なわせる。接点部品２がさらに下降すると、第２センサ構成部材２３ａが図５に示すように、下降量に応じて基板３との接触面積を増大させる。これにより、第２センサ構成部材２３ａが接触部Ｃ及びＥ1から順次Ｅ8へと押鍵圧に応じて接触する。その結果、微分回路Ｄ1からＤ8のうち導通されたものがパルス信号を発し、これに対応して発音制御回路Ｒにより音源Ｓから発せられる楽音のアフタータッチコントロールがなされる。
【００１７】
図８に示す第１センサ構成部材の例では、接触面は、一対の電極をなす導体部Ｌ1及びＬ2を共に櫛歯状にし、これらを組み合わせるように接近配置したものである。この場合は、この導体部Ｌ1及びＬ2と、接点部品２の第２センサ構成部材２３ａとの少なくとも一方が適度の抵抗を有したものとされる。前述のように、接点部品２は、押鍵時の下降により先ず接点２０を基板３の電極に接して音源に発音を行なわせ、さらに下降したときに第２センサ構成部材２３ａをこの接触面に接触させる。その接触面積は、図５に示したように押鍵力に応じて大きくなる。これに対応して、第２センサ構成部材２３ａと接する導体部Ｌ1及びＬ2の部分が増大する。
【００１８】
導体部Ｌ1及びＬ2と、第２センサ構成部材２３ａとの少なくとも一方が抵抗を有したものとされているので、これらが接触する部分が増大することにより、抵抗値が低下する。したがって、その抵抗値の変化を利用して楽音のアフタータッチコントロールを行なうことができる。適度の抵抗を有した導体部Ｌ1及びＬ2は、図９に示すように基板３に接続線Ｌ0として銅箔を印刷し、抵抗を有する導体部Ｌ1（Ｌ2）としてカーボンインクに樹脂粉体を混ぜてペースト状としたものを印刷することにより形成することができる。抵抗値は、ペーストに混入するカーボン量により調節することができる。押鍵時の感圧性をより良好にするには、導体部Ｌ1及びＬ2と、第２センサ構成部材２３ａとの双方に抵抗を持たせるのが望ましい。第２センサ構成部材２３ａの抵抗も、カーボンインクに樹脂粉体を混ぜてペースト状としたものを支持体の面に塗布することにより付与することができる。
【００１９】
なお、前述の例では、凸曲面が形成される弾性部材を支持体に設けているが、これに代えて、又はこれに加えて、該弾性部材を基板に設けてもよい。
【００２０】
図１０は、本発明のさらに他の実施形態を示している。この例では、脚部２２ｂの一部が支持体２１ｂの回動支点２２２となっている。回動支点２２２は、水平に延びる直線状に形成されてもよいし、点状とされてもよい。回動支点は、一体成形時に脚部の下端部２２１と支持体２１ｂとを薄肉部を介して連結することにより形成され得る。この他、脚部の下端部２２１と支持体２１ｂとを回動軸により結合するようにしてもよい。
【００２１】
このように、脚部の一部が支持体の回動支点をなすようにすることにより、支持体の動作を安定した確実なものとすることができる。すなわち、図２に示したような支持体２１の場合は、鍵１の突片１０が支持体２１を押圧する位置を正確に調整する必要があり、これが大きくずれると図１１の実線及び波線で示すように、一部の脚部２２のみが撓み支持体が一方へ偏った下降をし、基板３に対する接点２０の接触及び第２センサ構成部材２３の押圧が正確に行なわれなくなるおそれがある。これに対し、図１０に示す形態の場合は、脚部２２ｂの一部が回動支点２２２となって支持体２１ｂを支持しているので、突片１０の押圧点が多少ずれても支持体２１ｂの動作が一定に安定的に行なわれ、基板３に対する接点２０の接触及び第２センサ構成部材２３ｂの押圧が正確に行なわれ得る。
【００２２】
また、図１０のように脚部の一部が支持体の回動支点をなす形態の場合は、第１センサ構成部材を図１２に示すように、対をなす櫛歯状の導電部Ｌ３及びＬ４を支持体２１ｂの第２センサ構成部材２３ｂの湾曲方向に沿う方向に延ばして配置し、各導電部Ｌ３及びＬ４の一端を端子Ｃ３及びＣ４に接続する構成をとることができる。これにより、押鍵時に支持体が下降して第２センサ構成部材２３ｂを第１センサ構成部材に接触させるとき、第２センサ構成部材は、その湾曲方向に沿って延びた導電部Ｌ３、Ｌ４に跨るように接し、その接触範囲は、押鍵力による支持体２１ｂの弾性変形に伴って広くなる。図４の例での説明と同様、導体部Ｌ３及びＬ４と、第２センサ構成部材２３ｂとの少なくとも一方を抵抗を有したものとすれば、これらが接触する部分が増大することにより、抵抗値が低下するので、その抵抗値の変化を利用して楽音のアフタータッチコントロールを行なうことができる。また、押鍵時の感圧性をより良好にするには、導体部Ｌ３及びＬ４と、第２センサ構成部材２３ｂとの双方に抵抗を持たせるのが望ましい。導体部に抵抗を持たせた場合は、接触範囲の広がり方は、最初に導電部Ｌ３及びＬ４における端子Ｃ３及びＣ４から遠い側の端部に接し、次第に前記端子に近い側へ広がるようにするのが望ましい。これにより、抵抗値の変化幅を大きくとることができる。導体部Ｌ３、Ｌ４及び第２センサ構成部材２３ｂの形成方法も、図４の例について説明したものと同様である。導体部はまた、材質を選択し、或いは線径を細くすることにより適正な抵抗値を付与することができる。
【００２３】
図１０に示す接点部品においては、接点２０ｂは、円錐状の可撓性薄膜２００の下端が円環状の突部とその中心部で円環状突部より先端側へ突出した点状の突部とを備え、各突部の下面がカーボンインク等により導電性を付与されて点状の第１接触部２０２、第２接触部２０３とされている。基板３には、これらに対応して、第１接触部２０２の下方に１対の第１電極３０２、第２接触部２０３の下方に１対の第２電極３０３が設けられている。押鍵時には、支持体２１ｂの下降が進むと、先ず第１接触部２０２が第１電極３０２に接し、次に第２接触部２０３が第２電極３０３に接する。これらの接触時間の差から押鍵速度を検出し、その押鍵速度に応じた強さの楽音を発するようにすることができる。そのための制御機構としては、公知の手段を採用することができる。この２つの接触部を備えた接点は、図２の実施形態及び本発明のその他の実施形態においても採用することができるし、図１０の実施形態に図２の単一接触部の接点を用いることも勿論可能である。
【００２４】
図１３は、本発明のさらに他の実施形態を示している。この例が前述の例と異なる点は、支持体２１ｃの第２センサ構成部材２３ｃが、支持体に取り付けられた弾性体２３０における基板に向く面に形成されている点である。他の構成は、前述の例と同じものを採用することができ、図では、脚部の表示が省略されている。弾性体２３０は、下面が凸に湾曲し第２センサ構成部材２３ｃを形成しており、上面は外周部が円錐面２３１であり中央部は支持体への取り付け用の突部２３２となっている。
【００２５】
支持体２１ｃは、下面に弾性体２３０を取り付けるように、弾性体の円錐面２３１及び突部２３２に対応した凹部を備えている。第２センサ構成部材２３ｃは、弾性体２３０自体を導電性ゴム等で構成することによって形成することができるが、絶縁性の弾性体２３０の下面に導電性樹脂を塗布するなどして形成してもよい。
【００２６】
このように、第２センサ構成部材を支持体と別部材とすることにより、支持体の形状等により導電材の印刷や塗布が困難な場合に、接着等によって容易に、導電面を有した部材を取り付けることができる。また、弾性体２３０自体を導電性ゴム等で構成した場合は、図１４に示すような印刷や塗布による導電層の厚さｔのムラがなく、図１５に示すように弾性部材の隅部に至るまで確実に導電性を付与することができ、厚さムラによる導電性のバラツキが少なく、正確である。この支持体２１ｃを有する接点部品も、湾曲した第２センサ構成部材２３ｃ及びこれに対応する第１センサ構成部材に基づき、前述の図４及び図１０に示した例と同様に、押鍵時の押圧力による抵抗変化を得、これによりアフタータッチコントロールを確実に実現できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る鍵盤装置においては、押鍵時に基板と接して発音のための導通をなす接点と、該基板上の第１センサ構成部材に接する第２センサ構成部材とを支持体に支持させ、脚部により該支持体を前記基板から遠ざける方向へ付勢しつつ弾性的に支持している。したがって、押鍵時に支持体が所定距離下降したときに確実に接点が基板に接して発音制御回路の導通をなすことができると共に、支持体への押圧力を増加させれば、第１センサ構成部材及び第２センサ構成部材から構成される圧力センサがそれを感知してアフタータッチコントロールを可能にする。また、これら接点及び圧力センサが共に１つの支持体に設けられているので、両機能が１ユニットの部品に集約されており、構造の簡易化及び取付作業の容易化が図られている。
【００２８】
しかも、支持体は第２センサ構成部材の上方の位置で押鍵時に押圧されるようになっているので、押圧力は主としてセンサ構成部材に作用する。したがって、小荷重で動作する一方大荷重への耐久性に劣る傾向にある接点に、必要以上に大きな押圧力が作用するのが防止される。
【００２９】
また、支持体及び該支持体と接する基板部分の少なくとも一方が、その他方の側に向く凸曲面を有し、第２センサ構成部材が凸曲面に設けられている場合には、凸曲面の第２センサ構成部材が弾性変形して基板部分と押圧力に応じた接触面積で接触する。したがって、圧力センサの感圧機能を、押圧力による導電性変化に代えて、又はこれに加えて、接触面積の大小による導電性変化に基づいて得ることができる。
【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と共に示す縦断面図である。
【図２】図１に示した接点部品の詳細を示す縦断面図である。
【図３】図１に示した接点部品の押鍵時の状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る鍵盤装置の接点部品を示す縦断面図である。
【図５】図４の接点部品の作用を説明するための説明図である。
【図６】図４の接点部品と共に用いられるセンサ構成部材の一例の要部平面図である。
【図７】図６のセンサ構成部材の回路構成を説明するための説明図である。
【図８】図４の接点部品と共に用いられるセンサ構成部材の他の例の要部平面図である。
【図９】図８のセンサ構成部材の一部を拡大して示す平面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係る鍵盤装置の接点部品を示す縦断面図である。
【図１１】接点部品の動作を説明するための説明図である。
【図１２】図１０の接点部品と共に用いられるセンサ構成部材の一例の要部平面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態に係る鍵盤装置の接点部品を示す縦断面図である。
【図１４】接点部品の第２センサ構成部材の説明図である。
【図１５】図１３に示す接点部品の要部を拡大して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…第１センサ構成部材、５…鍵盤フレーム、２０…接点、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…支持体、２２、２２ｂ…脚部、２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…第２センサ構成部材、２２２……回動支点、２３０…弾性体

Claims

鍵と、
該鍵に設けられたアクチュエータによって押鍵時に鍵と連動し発音制御用基板に接する接点部品を有する鍵盤装置であって、
前記接点部品は、
支持体と、
該支持体を前記基板から遠ざける方向へ付勢しつつ弾性的に鍵盤装置本体上に支持する脚部と、
前記支持体に設けられた孔内に外周部を薄膜で支持されて設けられ、前記基板上の電極と接して発音のための導通をなす接点と、
該接点と異なる位置において、前記支持体における前記基板側の面に設けられ押鍵時に該基板上の第１センサ構成部材に接する第２センサ構成部材と
を備え、
前記鍵の演奏者側に第２センサ構成部材が位置するとともに、前記鍵の他方側に接点が位置し、
前記第１センサ構成部材及び第２センサ構成部材は圧力センサを構成しており、前記支持体は前記第２センサ構成部材の上方の位置で押鍵時に前記アクチュエータにより押圧され、前記接点は前記第２センサ構成部材の上での押圧によって、鍵のフルストロークの手前で導通をなし、押圧の進行に伴って前記薄膜が変形し、次に、ほぼフルストロークまで押鍵された時に前記第２センサ構成部材が第１センサ構成部材と接触し、前記接点の導通と前記第２センサ構成部材の接触とが引き続いて行なわれることを特徴とする鍵盤装置。
鍵と、
該鍵に設けられたアクチュエータによって押鍵時に鍵と連動し発音制御用基板に接する接点部品を有する鍵盤装置であって、
前記接点部品は、
支持体と、
該支持体を前記基板から遠ざける方向へ付勢しつつ弾性的に鍵盤装置本体上に支持する脚部と、
前記支持体に設けられた孔内に外周部を薄膜で支持されて設けられ、前記基板上の電極と接して発音のための導通をなす接点と、
該接点と異なる位置において、前記支持体における前記基板側の面に設けられ押鍵時に該基板上の第１センサ構成部材に接する第２センサ構成部材と
を備え、
前記鍵の演奏者側に第２センサ構成部材が位置するとともに、前記鍵の他方側に接点が位置し、
前記第１センサ構成部材及び第２センサ構成部材は圧力センサを構成しており、前記支持体は前記第２センサ構成部材の上方の位置で押鍵時に前記アクチュエータにより押圧されるようになっており、前記支持体及び該支持体と接する基板部分の少なくとも一方が、その他方の側に向く凸曲面を有しており、前記第１センサ構成部材及び第２センサ構成部材のいずれかが該凸曲面に設けられ、前記接点は前記第２センサ構成部材の上での押圧によって、鍵のフルストロークの手前で導通をなし、押圧の進行に伴って前記薄膜が変形し、次に、ほぼフルストロークまで押鍵された時に前記第２センサ構成部材が第１センサ構成部材と接触し、前記接点の導通と前記第２センサ構成部材の接触とが引き続いて行なわれることを特徴とする鍵盤装置。
前記脚部の一部が前記支持体の回動支点をなす請求項１又は２に記載の鍵盤装置。