JP4788533B2

JP4788533B2 - 鍵駆動制御システム

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Publication number: JP4788533B2
Application number: JP2006241791A
Authority: JP
Inventors: 好典林; 秀雄鈴木
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Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2011-10-05
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Description

本発明は、鍵駆動装置を備えた鍵駆動制御システムに関する。

アコースティックピアノ等の自然鍵盤楽器は、例えば押鍵に伴って回動するハンマーが弦を打つことにより生の音が発生するように構成されている。この種の自然鍵盤楽器には鍵とハンマーとの間に所謂アクション機構が設けられており、演奏者はこのアクション機構によって鍵から独特の反力（鍵制動力）を受けるようになっている。すなわち、自然鍵盤楽器においては、これに特有の鍵のタッチ感が得られるようになっている。
一方、電子キーボードのように電子音を発生する従来の電子鍵盤楽器では、鍵を初期位置に復帰させるスプリングが設けられており、押鍵の際にスプリングの復帰力に抗して鍵を操作するようになっている。したがって、電子鍵盤楽器における鍵のタッチ感は、単純なスプリングの復帰力によって決定されており、自然鍵盤楽器におけるタッチ感とは大きく異なっている。

従来では、電子鍵盤楽器でもアクション機構を備えた自然鍵盤楽器と同じタッチ感を得られるように、鍵を駆動して押鍵に対する反力を付加するための鍵駆動装置が提案されており（例えば、特許文献１，２参照。）、鍵駆動装置としては、ソレノイド型の電磁アクチュエータが用いられている。この鍵駆動装置を備えた鍵盤楽器では、上述した反力の付加の他に、楽曲を構成する一連の楽音に対応する演奏情報に応じて鍵駆動装置により各鍵を駆動して、自動演奏も行うことができるようになっている。
特開平４−２０４６９７号公報特公平７−１１１６３１号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載された鍵駆動装置では、いずれもソレノイド型の電磁アクチュエータを用いているため、鍵駆動装置自体が大型化すると共に重量が重くなるという不具合が生じる。この不具合は、携行性が重要視される電子キーボード等の電子鍵盤楽器では特に大きな問題となる。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型化や軽量化を図ることができる鍵駆動装置を備えた鍵駆動制御システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本願発明は、誘電性を有して弾性変形可能な高分子材料からなる高分子膜と、該高分子膜の両面に配される一対の電極とを備えて略板状に形成されると共に、前記一対の電極間への電圧印加状態の切換に応じて生じる前記高分子膜の面方向の伸長収縮に基づいて撓み変形を生じる高分子トランスデューサからなり、該高分子トランスデューサの撓み変形により、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を揺動させるように駆動する鍵駆動装置と、前記鍵の揺動位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段が手動による前記鍵の揺動を検出した際に、前記鍵の揺動動作に抗する反力を前記高分子トランスデューサに発生させるように、前記一対の電極間への印加電圧の大きさを制御して前記鍵を駆動させる制御手段とを備え、前記位置検出手段が、前記高分子トランスデューサと、前記一対の電極間の前記静電容量を測定する静電容量測定部とから構成され、前記制御手段が、前記静電容量の測定値に基づいて前記一対の電極間への印加電圧を制御することを特徴とする鍵駆動制御システムを提案している。

この発明に係る鍵駆動制御システムにおいて、一対の電極間に電圧が印加されていない状態から電圧を印加すると、上記電極間に作用する静電引力に基づいて高分子膜が弾性変形してその面方向に伸長する。また、この電圧印加状態から印加しない状態に切り換えると、高分子膜の弾性力に基づいて高分子膜がその面方向に収縮する。
そして、高分子トランスデューサは、上記高分子膜の伸長収縮に基づいて撓み変形し、この撓み変形によって鍵を揺動させる。すなわち、この鍵駆動装置においては、一対の電極間への電圧印加状態の切換に応じて鍵を揺動させることができる。なお、鍵を揺動させる駆動力は、一対の電極間に作用する静電引力や高分子膜の弾性力等からなる。

また、この発明に係る鍵駆動制御システムにおいて、手動による鍵の揺動動作（押鍵動作）が検出されると、高分子トランスデューサにより押鍵方向とは逆向きに鍵を揺動させるように鍵が駆動されて、押鍵動作に対する反力が付加されるため、電子鍵盤楽器でもアクション機構を備えた自然鍵盤楽器と同じタッチ感を得ることが可能となる。
そして、この反力の大きさは、一対の電極間に印加する電圧の大きさにより制御されるため、この反力を高精度に設定することができる。

さらに、この発明に係る鍵駆動制御システムにおいて、鍵を揺動させるとこれに伴って高分子トランスデューサに撓み変形が生じ、この際には、高分子膜が面方向に伸長伸縮して一対の電極間の距離が変化することになる。このように、鍵の揺動位置と電極間の距離との間には一定の関係があるため、電極間の静電容量を測定することで鍵の揺動位置を検出することができる。

さらに、本願発明は、前記鍵駆動制御システムにおいて、前記高分子トランスデューサが、前記高分子膜及び前記一対の電極を備えた積層体を、前記高分子膜よりも弾性率の高い板状部材の表面及び裏面の少なくとも一方に固定して構成されていることを特徴とする鍵駆動制御システムを提案している。

この発明に係る鍵駆動制御システムによれば、積層体が高分子膜よりも弾性率の高い板状部材に固定されているため、高分子膜の弾性率が低くても高分子トランスデューサの形状を保持することができる。
そして、板状部材の表面及び裏面の一方に配された積層体の電極間への電圧印加状態を切り換えた場合には、高分子膜の面方向への伸長収縮に伴って、板状部材の表面側のみが伸長収縮することになるため、板状部材に撓み変形が生じることになる。したがって、高分子トランスデューサに撓み変形を確実に生じさせることができる。

本願発明によれば、高分子膜の両面に一対の電極を配置した簡素な構造の高分子トランスデューサを用いて鍵を駆動することができるため、鍵駆動装置を備える鍵盤楽器の軽量化や小型化を容易に図ることが可能となる。
また、簡素な構造の高分子トランスデューサにより鍵駆動装置を構成することで、従来のものと比較して駆動するための構成を簡素化して、鍵駆動装置の製造コスト削減も容易に図ることができる。

さらに、本願発明によれば、高分子トランスデューサに撓み変形を確実に生じさせることができる。

また、本願発明によれば、押鍵動作の反力の大きさが一対の電極間に印加する電圧の大きさにより制御されるため、この反力を高精度に設定することができ、電子鍵盤楽器でも自然鍵盤楽器と同じタッチ感を高精度に再現することが可能となる。

さらに、本願発明によれば、同一の高分子トランスデューサが鍵駆動装置及び位置検出手段の役割を兼用するため、鍵駆動制御システムの構成部品点数を削減して、製造コストの削減をさらに図ることができる。

以下、図１〜６を参照して本発明の一実施形態に係る鍵駆動制御システムについて説明する。図１に示すように、鍵駆動制御システム１は、鍵盤楽器の手動演奏に際して押鍵に対して反力を付加する役割を果たすものであり、鍵盤楽器の各鍵３に取り付けて構成されている。
鍵盤楽器の各鍵３は、その後端３ｂ側が後述する高分子トランスデューサ９を介してフレーム５に取り付けられており、高分子トランスデューサ９を変形させることでフレーム５に対してＡＢ方向に揺動できるようになっている。また、鍵３には、これを初期位置に復帰させるためのスプリングが取り付けられており、鍵３をＡ方向に付勢するようになっている。なお、高分子トランスデューサ９自体がもつ復元力を利用して鍵３を初期位置に復帰させてもよい。
すなわち、この鍵盤楽器では、手指により鍵３の前端３ａ側の表面を押してＡ方向とは逆向き（Ｂ方向）に揺動させることで、音が発生するようになっている。

鍵駆動制御システム１は、鍵３をその揺動方向に駆動する鍵駆動装置７を備えており、鍵駆動装置７は、図２に示すように、高分子フィルム（積層体）１１，１１を板状部材１３の表面１３ａ及び裏面１３ｂに固定した高分子トランスデューサ９によって構成されている。
板状部材１３は、例えばステンレス板からなり、弾性変形により撓ませて湾曲できるように構成されている。この板状部材１３は、その面方向の一端１３ｃが鍵盤楽器のフレーム５に固定されると共に、他端１３ｄが鍵３に固定されている。なお、板状部材１３の弾性率は、後述する高分子フィルム１１を構成するエラストマ膜（高分子膜）１５の弾性率よりも高く設定されている。

各高分子フィルム１１は、誘電性を有して弾性変形可能な高分子材料からなるエラストマ膜（高分子膜）１５の両面に一対の電極１７，１７が配置されるように、これらエラストマ膜１５及び電極１７を交互に積層して略板状に形成されている。
エラストマ膜１５は、例えば、シリコーン樹脂やアクリル系ポリマー等の高分子材料をスピンコータにより厚さ５０μｍ程度に成形したものから構成されている。また、電極１７は、例えば、炭素粒子を含む溶剤をエラストマ膜１５の両面にそれぞれ吹きつけて構成されている。
この高分子フィルム１１には、図３に示すように、各エラストマ膜１５を挟み込む一対の電極１７，１７間に電圧を印加するための駆動制御回路１９が接続されており、この駆動制御回路１９の動作により、一対の電極１７，１７間への電圧印加が切り換えられるようになっている。

このように構成された高分子フィルム１１は、一対の電極１７，１７間に電圧が印加されていない状態において、エラストマ膜１５がその面方向に収縮した初期状態となっている。そして、この状態から、図４に示すように、一対の電極１７，１７間に電圧を印加すると、一対の電極１７，１７間に発生する静電引力によってエラストマ膜１５が厚さ方向に圧縮されるため弾性変形して面方向に伸長する。さらに、この伸長状態から、図３に示すように、一対の電極１７，１７間への電圧印加を解除した場合には、エラストマ膜１５が面方向に収縮して初期状態に戻ることになる。
なお、このエラストマ膜１５においては、一対の電極１７，１７間に印加される電圧が大きくなる程、上述した面方向への伸長量が延びることになる。また、この高分子フィルム１１は、一対の電極１７，１７間への電圧印加の切換に対する伸長収縮の応答速度が大きいという特性を有している。

図２に示すように、上記構成の高分子フィルム１１は、電気的に絶縁された状態で板状部材１３の表面１３ａや裏面１３ｂに固定されている。なお、この高分子フィルム１１は、図示例のように平板状に形成された板状部材１３に固定されるとしてもよいし、予め湾曲した形状に形成された板状部材に固定されるとしても構わない。また、表面１３ａ若しくは裏面１３ｂの一方には、板状部材１３の一端１３ｃから他端１３ｄに向かう方向にエラストマ膜１５を弾性的に伸長させた状態の高分子フィルム１１が固定されるとしてもよい。

以上のように構成された高分子トランスデューサ９において、例えば板状部材１３の裏面１３ｂに配置された高分子フィルム１１の電極１７，１７間にのみ電圧を印加すると、エラストマ膜１５の面方向への伸長に伴って板状部材１３の裏面１３ｂ側のみが伸長することになるため、板状部材１３に弾性的な撓み変形が生じて、板状部材１３の一端１３ｃに対して他端１３ｄがＡ方向に揺動することになる。そして、電極１７，１７間への電圧印加状態を解除すると、エラストマ膜１５や板状部材１３の弾性力に基づいて板状部材１３の他端１３ｄがＢ方向に揺動することになる。

また、例えば板状部材１３の表面１３ａに配置された高分子フィルム１１の電極１７，１７間にのみ電圧を印加すると、エラストマ膜１５の面方向への伸長に伴って板状部材１３の表面１３ａ側のみが伸長することになるため、板状部材１３に撓み変形が生じて、板状部材１３の一端１３ｃに対して他端１３ｄがＢ方向に揺動することになる。そして、電極１７，１７間への電圧印加状態を解除すると、エラストマ膜１５や板状部材１３の弾性力に基づいて板状部材１３の他端１３ｄがＡ方向に揺動することになる。
すなわち、この高分子トランスデューサ９は、一対の電極１７，１７間への電圧印加状態の切換に応じて生じるエラストマ膜１５の面方向の伸長収縮に基づいて撓み変形を生じるように構成されており、この撓み変形により鍵３をＡＢ方向に揺動させることができる。なお、一対の電極１７，１７間への印加電圧が大きい程鍵３を揺動させる駆動力は大きくなり、印加電圧が小さい程駆動力は小さくなる。

また、図１，３に示すように、鍵駆動制御システム１は、一対の電極１７，１７間の静電容量を測定する静電容量測定部２１を備えている。
この静電容量測定部２１は、例えば図５に示すように、１００ｋＨｚの交流電流を発信する発信器２３、１００ｋＨｚの交流電流のみを通過させるバンドパスフィルタ２５、及び、電気抵抗２７を一対の電極１７，１７に対して直列に接続すると共に、電気抵抗２７に交流電流が流れた状態で電気抵抗２７に発生する電圧を測定する電圧測定部２９を備えて構成されている。なお、上記一対の電極１７，１７には電圧印加用の駆動制御回路１９も接続されているため、発信器２３の交流電流が駆動制御回路１９の動作に影響を与えないように、一対の電極１７，１７と駆動制御回路１９との間には、１００ｋＨｚの交流電流をうち消すコイル３１が設けられている。また、駆動制御回路１９の電流は、バンドパスフィルタ２５によって静電容量測定部２１内の回路に流れ込まないようになっている。
すなわち、この静電容量測定部２１では、一対の電極１７，１７間の静電容量を電圧値で測定するように構成されている。

ところで、前述したように、高分子トランスデューサ９には鍵３の揺動に連動して撓み変形が生じるため、この際には、エラストマ膜１５が面方向に伸長若しくは収縮して一対の電極１７，１７間の距離が変化することになる。このように、鍵３の揺動位置と電極１７，１７間の距離との間には一定の関係があるため、静電容量測定部２１により電極１７，１７間の静電容量を測定することで鍵３の揺動位置を検出することができる。すなわち、高分子トランスデューサ９及び静電容量測定部２１により、鍵３の揺動位置を検出する位置検出手段３３が構成されている。

さらに、図１に示すように、この鍵駆動制御システム１は、上記位置検出手段３３の検出結果が入力されると共に、鍵３のタッチ感をパターン化したタッチテーブルを複数記憶したメモリ３５と、メモリ３５内のタッチテーブルを選択するためのタッチセレクタ３７とを備えている。
各タッチテーブルでは、鍵３の揺動動作と鍵３に付加する反力とが対応づけられており、これに記憶されている反力は、高分子トランスデューサ９やスプリングの弾性力も考慮して設定されている。ここで、鍵３の揺動動作は、鍵３の揺動位置に基づいて算出される鍵３の速度や加速度等であり、この算出は駆動制御回路１９において行われる。

なお、上述したタッチテーブルには、アコースティックピアノやパイプオルガン等の自然鍵盤楽器のタッチ感を再現するように反力を設定したものの他に、付加する反力を小さめに設定したもの等、様々な種類のものがある。
また、タッチセレクタ３７においては、鍵盤楽器の各鍵３に対して個別のタッチテーブルを選択することができるようになっている。すなわち、例えば、連弾のように同一の鍵盤楽器において２人以上が同時に演奏する場合でも、タッチセレクタ３７において各演奏者の好みに合わせたタッチテーブルを選択することができる。

さらに、前述した駆動制御回路１９は、位置検出手段３３が手動による鍵３の揺動を検出した際に、鍵３の揺動動作を算出すると共に、鍵３の揺動動作に対応する所定タッチテーブルの反力に基づいて高分子トランスデューサ９の電極１７，１７間に電圧を印加し、かつ、鍵３の駆動力が上記反力となるように印加電圧の大きさを制御するように構成されている。
すなわち、上述した駆動制御回路１９及びメモリは、位置検出手段３３が手動による鍵３の揺動を検出した際に、鍵３の揺動位置に基づいて鍵３の揺動動作に抗する反力を高分子トランスデューサ９に発生させるように、電極１７，１７間への印加電圧の大きさを制御する制御手段３９を構成している。なお、この実施形態においては、静電容量測定部２１において測定される静電容量の測定値に基づいて、制御手段３９が上記印加電圧の大きさを制御している。

次に、以上のように構成された鍵駆動制御システム１の作用を説明する。
はじめに、演奏者がタッチセレクタ３７を操作して好みのタッチ感がパターン化されたタッチテーブルを選択しておく。この状態において制御手段３９は、図６に示すように、位置検出手段３３の検出結果に基づいて、手動による鍵３のＢ方向への揺動動作（押鍵動作）が行われたか否かを判定する（ステップＳ１）。
そして、ステップＳ１において上記押鍵動作が行われたと判定された際には、制御手段３９が鍵３の揺動位置に基づいて速度や加速度等の鍵３の揺動動作を算出する（ステップＳ２）。次いで、制御手段３９は、タッチテーブルを参照して鍵３の揺動動作に対応する反力を設定する（ステップＳ３）。その後、駆動制御回路１９の動作による鍵３の駆動力が上記反力となるように、高分子トランスデューサ９の電極１７，１７間に印加する電圧の大きさを制御し（ステップＳ４）、この電圧印加に基づいて鍵３をＡ方向に駆動する。

ステップＳ４の完了後には、位置検出手段３３の検出結果に基づいて、手動による押鍵動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、押鍵動作の終了は、鍵３が押鍵動作前の初期位置に戻っているか否かで判定される。このステップＳ５において、押鍵動作が終了していないと判定された場合には、ステップＳ２に戻り、鍵３の駆動制御を続行する。また、ステップＳ５において、上記押鍵動作が終了したと判定された場合には、鍵駆動制御システム１による鍵３の駆動制御が終了する。

上記鍵駆動制御システム１に備える鍵駆動装置７によれば、エラストマ膜１５の両面に一対の電極１７，１７を配置した簡素な構造の高分子トランスデューサ９を用いて鍵３を駆動することができるため、鍵駆動装置７の軽量化や小型化を容易に図ることが可能となる。
また、簡素な構造の高分子トランスデューサ９により鍵駆動装置７を構成することで、従来のものと比較して駆動するための構成を簡素化して、鍵駆動装置７の製造コスト削減も容易に図ることができる。

さらに、高分子トランスデューサ９は、高分子フィルム１１をエラストマ膜１５よりも弾性率の高い板状部材１３に固定して構成されているため、エラストマ膜１５の弾性率が低くても高分子トランスデューサ９の形状を保持することができる。
また、高分子トランスデューサ９を高分子フィルム１１及び板状部材１３により構成することで、高分子トランスデューサ９に撓み変形を確実に生じさせることができる。

さらに、上記鍵駆動制御システム１によれば、押鍵動作が検出されると高分子トランスデューサ９により押鍵方向（Ｂ方向）とは逆向き（Ａ方向）に鍵を揺動させるように鍵３が駆動されて、押鍵動作に対する反力が付加されるため、電子鍵盤楽器でもアクション機構を備えた自然鍵盤楽器と同じタッチ感を得ることが可能となる。
また、押鍵動作の反力の大きさが電極１７，１７間に印加する電圧の大きさにより制御されるため、この反力を高精度に設定することができ、電子鍵盤楽器でも自然鍵盤楽器と同じタッチ感を高精度に再現することが可能となる。

さらに、同一の高分子トランスデューサ９が、鍵駆動装置７及び位置検出手段３３の役割を兼用しているため、鍵駆動制御システム１の構成部品点数を削減して、製造コストの削減をさらに図ることもできる。
また、鍵駆動制御システム１によれば、タッチセレクタ３７において様々な種類のタッチテーブルを選択することができるため、力の弱い子供や初心者から熟練者まで各演奏者の好みに合わせたタッチ感で鍵盤楽器を演奏することが可能となる。

なお、上記実施形態の鍵駆動制御システム１は、手動演奏における反力付加に用いられることに限らず、例えば、自動演奏に使用しても良い。この場合には、例えば、メモリ３５に予め自動演奏用の楽曲データを記憶させておく。ここで、上記楽曲データとは、楽曲を構成する一連の楽音を含む演奏情報を示している。そして、自動演奏を行う際には、楽曲データの各楽音をメモリ３５から駆動制御回路１９に出力し、楽音に対応づけて鍵駆動装置７により鍵を駆動させればよい。なお、この場合、鍵駆動装置７による鍵３の駆動方向は押鍵方向（Ｂ方向）と同じになる。

また、高分子トランスデューサ９を構成する高分子フィルム１１は、板状部材１３の表面１３ａ及び裏面１３ｂの両方に固定されるとしたが、これに限ることはなく、鍵駆動装置７により鍵３を揺動させる方向にあわせて、少なくとも板状部材１３の表面１３ａ及び裏面１３ｂの一方に固定されていればよい。
さらに、板状部材１３の表面１３ａや裏面１３ｂに固定される高分子フィルム１１は、複数のエラストマ膜１５及び電極１７を交互に積層して構成されるとしたが、これに限ることはない。例えば図７に示すように、高分子フィルム（積層体）４１は、１つのエラストマ膜１５の両面に一対の電極１７，１７を配置してなるユニット４３の間に電気的な絶縁材料からなる絶縁膜４５を配置して構成されるとしても構わない。

また、高分子フィルム１１，４１は、複数のエラストマ膜１５及び電極１７を用いて構成されることに限らず、少なくとも１つのエラストマ膜１５の両面に一対の電極１７，１７を配置して構成されていればよい。ただし、板状部材１３を撓ませる力や鍵３を揺動させる力を十分に得るためには、上記実施形態や上記構成のように、複数のエラストマ膜１５及び電極１７を用いて構成することがより好ましい。具体的には、エラストマ膜１５を３０〜４０層程度積層することが好ましい。

さらに、上記実施形態においては、高分子フィルム１１及び板状部材１３によって高分子トランスデューサ９が構成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば図８に示すように、高分子フィルム５３のみにより高分子トランスデューサ５１が構成されるとしても構わない。この高分子フィルム５３は、エラストマ膜（高分子膜）５５を円筒状に形成すると共に、エラストマ膜５５の内周面５５ａ全体に一方の電極５７を配し、かつ、外周面５５ｂに他方の電極５９Ａ〜５９Ｃを複数（図示例では３つ）配して構成されている。すなわち、一方の電極５７及び他方の電極５９Ａ〜５９Ｃは、エラストマ膜５５をその厚さ方向から挟み込むように相互に対向して配置されている。なお、他方の電極５９Ａ〜５９Ｃは、外周面５５ｂの周方向に間隔をあけて配置されている。

このように構成された高分子トランスデューサ５１において、例えば、エラストマ膜５５の周方向の一部に相互に対向して配された一方の電極５７と他方の電極５９Ａとの間で電圧印加状態の切換を行うと、エラストマ膜５５の周方向の一部のみが伸長収縮することになるため、円筒状に形成された高分子トランスデューサにＣ方向への撓み変形を発生させることができる。
なお、上記構成の高分子トランスデューサ５１において、外周面５５ｂに配される他方の電極５９Ａ〜５９Ｃは、周方向に間隔をおいて３つ配されることに限る必要はなく、例えば、エラストマ膜５５を挟み込むように２つ配されるとしてもよいし、エラストマ膜５５の周方向の一部に１つだけ配されるとしても構わない。

また、静電容量測定部２１は、発信器２３、バンドパスフィルタ２５、電気抵抗２７及び電圧測定部２９とを備えて構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも高分子トランスデューサ９を構成する一対の電極１７，１７間の静電容量を測定するように構成されていればよい。
例えば図９に示すように、静電容量測定部６１は、一対の電極１７，１７に接続されたＬＣ発振器６３と、ＬＣ発振器６３において発振される周波数を測定する周波数カウンタ６５とを備えて構成されるとしてもよい。ここで、ＬＣ発振器６３は、その内部に設けられたコイルのインダクタンス及び一対の電極１７，１７間の静電容量によって定められる共振周波数を発振するように構成されている。この構成の場合でも、一対の電極１７，１７間の静電容量は鍵３の揺動位置に応じて変化するため、周波数カウンタ６５において上述した共振周波数を測定することで鍵３の揺動位置を検出することができる。

さらに、高分子トランスデューサ９は、鍵３をフレームに連結するように鍵３とフレーム５との間に設けられるとしたが、これに限ることはなく、少なくともその撓み変形に基づいて鍵３を揺動させる位置に設けられていればよい。したがって、例えば図１０に示すように、高分子トランスデューサ７１は、その面方向の一端７１ａをフレーム５に固定すると共に、他端７１ｂを鍵３の裏面に当接させて配置されるとしても構わない。上記構成においては、図示例のように、鍵３がその後端３ｂを支点Ｆ１としてフレーム５に対して揺動可能に取り付けられるとしてもよいし、鍵３の後端３ｂの撓み変形に基づいて鍵３を揺動させるように、鍵３の後端３ｂをフレーム５に直接固定するとしても構わない。
なお、この構成において自動演奏を実施する場合には、高分子トランスデューサ７１により鍵３をＢ方向に引っ張る必要があるため、高分子トランスデューサ７１の他端７１ｂは鍵３の裏面に固定しておくことが好ましい。

さらに、上記実施形態において、鍵駆動装置７及び位置検出手段３３は同一の高分子トランスデューサ９によって構成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば図１１に示すように、鍵駆動装置７５及び位置検出手段７７がそれぞれ別個の高分子トランスデューサ９，７１により構成されるとしても構わない。
すなわち、図示例のように、鍵３をフレーム５に連結する一方の高分子トランスデューサ９により鍵３の揺動位置を検出すると共に鍵３の裏面に当接する他方の高分子トランスデューサ７１により鍵３を駆動させてもよいし、逆に、一方の高分子トランスデューサ９により鍵３を駆動させると共に他方の高分子トランスデューサ７１により鍵３の揺動位置を検出するとしてもよい。

また、上記実施形態において、位置検出手段３３は高分子トランスデューサ９及び静電容量測定部２１によって構成されるとしたが、少なくとも鍵３の揺動位置を測定できる構成であればよく、光学式センサや磁気センサ、歪みゲージ等により構成されるとしても構わない。
歪みゲージを用いる場合には、例えば図１２に示すように、鍵３をフレーム５に連結する高分子トランスデューサ９上に、歪みゲージ（位置検出手段）８１を固定してもよい。また、例えば図１３に示すように、鍵３の後端３ｂの撓み変形に基づいて鍵３を揺動させるように、鍵３の後端３ｂがフレーム５に直接固定されている場合には、鍵３の後端３ｂに歪みゲージ８１を固定してもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

この発明の一実施形態に係る鍵駆動制御システムの構成を示す概略構成図である。図１に示す鍵駆動制御システムを構成する高分子トランスデューサを示す概略断面図である。図２に示す高分子トランスデューサを構成する高分子フィルム、駆動制御回路及び静電容量測定部を示す概略断面図である。図３の高分子フィルムに電圧を印加した状態を示す概略断面図である。図１に示す鍵駆動制御システムを構成する静電容量測定部の具体例を示す概略構成図である。図１に示す鍵駆動制御システムにおいて、鍵の駆動制御を示すフローチャートである。この発明の他の実施形態に係る鍵駆動システムの高分子フィルムを示す概略断面図である。この発明の他の実施形態に係る鍵駆動システムの高分子トランスデューサを示す概略斜視図である。この発明の他の実施形態に係る鍵駆動システムの静電容量測定部の具体例を示す概略構成図である。この発明の他の実施形態に係る鍵駆動システムの構成を示す概略構成図である。この発明の他の実施形態に係る鍵駆動システムの構成を示す概略構成図である。この発明の他の実施形態に係る鍵駆動システムの構成を示す概略構成図である。この発明の他の実施形態に係る鍵駆動システムの構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１・・・鍵駆動制御システム、３・・・鍵、５・・・フレーム、７，７５・・・鍵駆動装置、９，５１，７１・・・高分子トランスデューサ、１１，４１・・・高分子フィルム（積層体）、１３・・・板状部材、１３ａ・・・表面、１３ｂ・・・裏面、１５，５５・・・エラストマ膜（高分子膜）、１７，５７，５９Ａ〜５９Ｃ・・・電極、２１，６１・・・静電容量測定部、３３，７７・・・位置検出手段、３９・・・制御手段、５５ａ・・・内周面、５５ｂ・・・外周面、８１・・・歪みゲージ（位置検出手段）

Claims

誘電性を有して弾性変形可能な高分子材料からなる高分子膜と、該高分子膜の両面に配される一対の電極とを備えて略板状に形成されると共に、前記一対の電極間への電圧印加状態の切換に応じて生じる前記高分子膜の面方向の伸長収縮に基づいて撓み変形を生じる高分子トランスデューサからなり、該高分子トランスデューサの撓み変形により、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を揺動させるように駆動する鍵駆動装置と、
前記鍵の揺動位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段が手動による前記鍵の揺動を検出した際に、前記鍵の揺動動作に抗する反力を前記高分子トランスデューサに発生させるように、前記一対の電極間への印加電圧の大きさを制御して前記鍵を駆動させる制御手段とを備え、
前記位置検出手段が、前記高分子トランスデューサと、前記一対の電極間の前記静電容量を測定する静電容量測定部とから構成され、
前記制御手段が、前記静電容量の測定値に基づいて前記一対の電極間への印加電圧を制御することを特徴とする鍵駆動制御システム。
前記高分子トランスデューサが、前記高分子膜及び前記一対の電極を備えた積層体を、前記高分子膜よりも弾性率の高い板状部材の表面及び裏面の少なくとも一方に固定して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の鍵駆動制御システム。