JP6128243B2 - 電子鍵盤装置 - Google Patents

Description

本発明は、押鍵動作に慣性を与えるハンマ体を有した電子鍵盤装置に関する。

従来、押鍵動作に慣性を与えるために、アコースティックピアノのハンマに相当するハンマ体を有した電子鍵盤装置が知られている。この種の装置では、押鍵動作により鍵に設けた駆動部がハンマ体の被駆動部を駆動する。

押鍵の態様は様々であり、ゆっくりとした押鍵（弱押鍵）であれば駆動部が被駆動部に押鍵往行程の全てで当接関係となる。しかし、所定以上の強い（速い）押鍵になると、押鍵途中で駆動部から被駆動部が分離し、ハンマ体が自由に回動していく態様となる場合もある。

特開２０１１−８０３６号公報

このような駆動部と被駆動部とが分離する事象は予定されているものではあるが、当接と分離の仕方が不安定となってメカノイズを発生させる場合がある。特に、特許文献１に示すような、鍵とハンマ体の双方に当接する可動部材を電磁アクチュエータで駆動する装置においては、駆動部となる可動部材とハンマ体との係合関係が不安定となる場合が少なからず生じ得る。

例えば、特許文献１の第９図に示す構成において、鍵を押し込む際に電磁アクチュエータが鍵に対して離鍵方向に付勢するよう可動部材（伝達部材）を駆動制御する状況では、可動部材とハンマ体とが容易に分離しやすくなる。そのため、当接係合状態が安定せず、ガタツキ感が生じると共にメカノイズの発生に繋がることがある。

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、鍵とハンマ体との回動動作時におけるメカノイズの発生を抑えることができる電子鍵盤装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１の電子鍵盤装置は、押鍵操作により鍵回動軸（３５）を中心に回動する鍵（Ｋ）と、前記鍵に対応して設けられ、対応する鍵の押鍵操作により、前記鍵回動軸に平行なハンマ回動軸（３６）を中心に回動して押鍵操作に慣性を与えるハンマ体（ＨＭ）とを有し、押鍵操作により、前記鍵の一部分または押鍵操作によって可動する介在部材（１２、２０）のいずれかが駆動部となって、前記駆動部の押圧駆動面が前記ハンマ体の被駆動部（３７）を押圧駆動するように構成された電子鍵盤装置であって、前記駆動部の前記押圧駆動面と前記被駆動部とは、前記鍵及び前記ハンマ体が回動するときに分離し得るように構成され、前記駆動部には、前記ハンマ回動軸の側に開口し、前記被駆動部と係合するスリット部が設けられ、前記スリット部の天井部と底部のそれぞれに緩衝材が設けられ、前記スリット部の前記天井部に設けられた緩衝材の下面が、前記押圧駆動面となり、前記押圧駆動面は下方に凸の曲面であることを特徴とする。

なお、上記括弧内の符号は例示である。

本発明の請求項１によれば、鍵とハンマ体との回動動作時におけるメカノイズの発生を抑えることができる。

本発明の一実施の形態に係る電子鍵盤装置の１つの鍵に着目した要部の模式図である。 構成体の後面図（図（ａ））、１つの電磁アクチュエータ及び構成体の縦断面図（図（ｂ））、構成体の前面図（図（ｃ））、図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う構成体の断面図（図（ｄ））である。 構成体の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電子鍵盤装置の１つの鍵に着目した要部の模式図である。本鍵盤装置は並列配置された複数の鍵Ｋとそれらに対応するハンマ体ＨＭとを有し、電子鍵盤楽器に好適である。図１では、鍵Ｋとして白鍵を表し、黒鍵は省略されている。黒鍵については、鍵本体を除き、白鍵に対応する各部及び対応する構成要素につき、符号１０’、１２’、１３’、２０’、３６’を付して１点鎖線で示した。白鍵と黒鍵の構成、及びそれらに対応する構成要素の構成は基本的に同様である。以降、図１の右方を前方とする。

本電子鍵盤装置はシャーシ３１を有する。鍵Ｋは、押鍵操作により鍵回動軸３５を中心に回動（揺動）自在に配設される。鍵回動軸３５は鍵Ｋの並び方向に平行に、シャーシ３１に軸支されている。鍵Ｋには垂下部１５が垂下突設されている。

ハンマ体ＨＭは対応する鍵Ｋの下方に配置され、ハンマ回動軸３６を中心に回動（揺動）自在に配設される。ハンマ回動軸３６は、鍵回動軸３５の軸方向に平行にシャーシ３１に対して軸支されている。黒鍵用よりも白鍵用のハンマ回動軸３６の方が前方に配置される。ハンマ体ＨＭは、それぞれ前後方向に延びる前端部３７と後端部３８とを有し、自身の自重により図１の反時計方向に常に付勢されている。

シャーシ３１の後部にはハンマ上限ストッパ３３が固定され、鍵盤装置に固定的な部分にはハンマ下限ストッパ３４が固定されている。シャーシ３１の前部には鍵ストッパ３２が固定されている。

上下方向において鍵Ｋの下面ＫＵとハンマ体ＨＭの前端部３７との間には、電磁アクチュエータ１０が各鍵Ｋに対応して配設される。図１には黒鍵用と白鍵用とが表されており、白鍵用が前側に配置されている。電磁アクチュエータ１０は、上下に駆動されるプランジャ１２を有し、プランジャ１２の下部には、ハンマシャンクホルダである構成体２０が固定されている。構成体２０の前方にはセンシング機構１３の主要部が配設されている。これらの詳細な構成は図２で後述する。

電磁アクチュエータ１０は、プランジャ１２を上下方向に移動させる双方向駆動型のアクチュエータであり、鍵Ｋに付加される押鍵に対する反力を増減することで力覚を制御する。なお、図示はしないが、本鍵盤装置には、全体を制御するＣＰＵのほか、記憶部、各種インターフェイス、楽音発生部等が備えられる。記憶部には、楽音発生部や電磁アクチュエータ１０の動作を制御するための制御プログラム、力覚付与のためのテーブルデータ、演奏データ等の各種データが格納されている。例えば、ＣＰＵは、センシング機構１３で検出された値に基づいて、楽音発生部を動作させて鍵盤演奏に応じた楽音を発生させたり、電磁アクチュエータ１０を動作させて力覚を制御したりする。力覚制御については、特許文献１（特開２００１−８０３６号公報）に記載されているような態様が適用可能である。

非押鍵状態では、ハンマ体ＨＭはその自重により後端部３８がハンマ下限ストッパ３４に当接しており、鍵Ｋ及びハンマ体ＨＭは図１に示される初期位置（レスト位置）に位置する。押鍵操作されると、鍵Ｋがプランジャ１２及びこれに連結された構成体２０を介して被駆動部となる前端部３７を駆動し、ハンマ体ＨＭが図１の時計方向に回動して押鍵動作に慣性を与える。ハンマ体ＨＭの後端部３８がハンマ上限ストッパ３３に当接すると、鍵Ｋ及びハンマ体ＨＭの回動終了位置（エンド位置）が規制される。

プランジャ１２及び構成体２０が一体となったものが、押鍵操作によって可動する可動部材且つ駆動部として機能し、鍵Ｋの下面ＫＵとハンマ体ＨＭの前端部３７との間で力を伝達する介在部材の役割を果たす。電磁アクチュエータ１０が動作せず、プランジャ１２に何ら推力を発生させない状態でも鍵盤として使用可能である。なお、プランジャ１２は、不図示の弱いスプリングにより上方に付勢されている。

図２（ａ）、（ｃ）は、構成体２０の後面図、前面図である。図２（ｂ）は、１つの電磁アクチュエータ１０及び構成体２０の縦断面図である。図２（ｄ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う構成体２０の断面図である。

電磁アクチュエータ１０はシャーシ３１に固定される。電磁アクチュエータ１０は、プランジャ１２の回りに巻回されたコイル１１を有し、電流を流す方向によりプランジャ１２の駆動方向を制御できる。ただし、上方駆動用と下方駆動用とで、コイルを別々に配設してもよい。センシング機構１３は、シャーシ３１またはシャーシ３１に対して固定的な部分に配設固定される。

構成体２０は一体的に構成され、プランジャ１２の下部に締結固定されてプランジャ１２と一体になって上下に可動する。構成体２０は主に、スチレン系熱可塑性エラストマー、例えばラバロン（登録商標）等の軟質樹脂でなる。

構成体２０には、後方に開口したスリット凹部２５が形成されている。スリット凹部２５は、いずれも鍵並び方向（鍵回動軸３５の軸方向）に垂直な左壁部２３と右壁部２４とを有し、スリット状に形成される（図２（ａ）、（ｄ））。側面視において、スリット凹部２５の天井部は下方に凸の曲面であり、スリット凹部２５の底部は上方に凸の曲面となっている。これらの上下の凸曲面に、メカノイズ緩和のため人工皮革や発泡ウレタン等の緩衝材２１、２２がそれぞれ貼着されている。実質的に上側の緩衝材２１の下面が、ハンマ体ＨＭの前端部３７を駆動する押圧駆動面２５ａとなる。押圧駆動面２５ａと２つの壁部２３、２４とは連接している。なお、構成体２０は金属（アルミや鉄等）で構成して緩衝材２１、２２のみを軟質樹脂や人工皮革等で構成するようにしてもよい。

左壁部２３と右壁部２４とは平行であり、前端部３７を２つの壁部２３、２４で両側から挟む構成となっている。壁部２３、２４の間隔は、前端部３７の直径とほぼ等しいか、または若干小さくなっている。すなわち、丸棒状の前端部３７が、左壁部２３と右壁部２４との間を無理なく摺動できる程度の寸法関係とする。なお、左壁部２３と右壁部２４とに潤滑剤を設けてもよい。

センシング機構１３のうち、フォトリフレクタでなるセンサ部１４が、構成体２０のすぐ前方に配置される（図２（ｂ））。構成体２０の前面２０ａには、グレースケール２６が設けられている（図２（ｃ））。センサ部１４の出光部から出射された光が構成体２０の前面２０ａで反射し、それを受光部が受光し、受光量によって構成体２０の動作、ひいては鍵Ｋの動作（位置、速度）が検出される。

非押鍵状態において、ハンマ体ＨＭの自重により、前端部３７が構成体２０の押圧駆動面２５ａに当接しており、且つ、鍵Ｋの下面ＫＵはプランジャ１２の上端に当接している。従って、押鍵操作により、構成体２０が駆動部となって、被駆動部となるハンマ体ＨＭの前端部３７を駆動する。

例えば、電磁アクチュエータ１０がプランジャ１２に推力を発生させない制御状態として、非押鍵状態から押鍵操作がされると、鍵Ｋがプランジャ１２を下方に押圧駆動するので、押圧駆動面２５ａが前端部３７を駆動し、ハンマ体ＨＭは図１の時計方向に回動する。その際、ハンマ体ＨＭはハンマ回動軸３６を中心に回動し、前端部３７は左壁部２３及び右壁部２４に挟まれた状態で摺動していく。従って、押鍵力が大きすぎない限りは、通常、押圧駆動面２５ａと前端部３７とは押鍵往行程の全行程において安定して係合し、ガタツキ感が生じることがなく、メカノイズの発生もない。換言すれば、壁部２３、２４がハンマ体ＨＭの回動の全行程における移動ガイドとして機能する。これにより、ハンマ体ＨＭの後端部３８は横ブレの少ない揺動が確保される。

また、仮に、押鍵時にプランジャ１２が離鍵方向に付勢されるよう制御したとすると、従来であれば、駆動部（押圧駆動面２５ａ）と被駆動部（前端部３７）とが容易に分離しやすくなる。しかし、スリット凹部２５での前端部３７と壁部２３、２４との摺動により前端部３７の挙動が安定するため、押圧駆動面２５ａや壁部２３、２４と前端部３７との当接係合状態が安定し、ガタツキ感が生じにくく、メカノイズの発生も抑制される。

ところで、押鍵の態様は様々であり、ゆっくりとした押鍵（弱押鍵）であれば押圧駆動面２５ａと前端部３７とが押鍵往行程の全てで当接関係となる。しかし、強い押鍵になると、押鍵途中で前端部３７が押圧駆動面２５ａから離れることもある。その場合でも、スリット凹部２５での摺動により、押圧駆動面２５ａと前端部３７とは、安定した当接係合状態から安定した分離状態に移行することができ、ガタツキ感が生じにくい。なお、前端部３７が押圧駆動面２５ａから分離することを想定し、スリット凹部２５の上下の間隔は、前端部３７がスリット凹部２５から離脱しないような寸法・形状に構成するのがよい。

本実施の形態によれば、鍵Ｋ及びハンマ体ＨＭが回動するとき、スリット凹部２５の２つの壁部２３、２４に対して前端部３７が摺動するように構成されたので、鍵Ｋ及びハンマ体ＨＭの回動動作時における係合状態を安定させ、ガタツキやメカノイズの発生を抑えることができる。

特に、押圧駆動面２５ａを有する構成体２０は、プランジャ１２と共に電磁アクチュエータ１０によって駆動される可動部材となるので、不安定となりやすい押鍵反力の制御（力覚制御）の際に鍵Ｋとハンマ体ＨＭとの係合状態を安定させることができる。

また、構成体２０は、押圧駆動面２５ａと２つの壁部２３、２４とが連接して設けられて一体に構成されるので、構成が簡単となる。しかも、構成体２０にグレースケール２６が設けられ、構成体２０がセンシング機構１３の一部を兼ねるので、構成が一層簡単になる。

なお、本実施の形態において、構成体２０の位置乃至動きを検出するためのセンシング機構１３の種類は光学的なものに限定されず、磁気等を用いたセンシング機構であってもよい。そして、そのセンシング機構の一部を構成体２０に配設すれば、構成は簡単になる。

なお、構成体２０の壁部２３、２４に別途の摺動部材を設けてもよい。また、緩衝材２１に、適切な摩擦を発生させる部材を採用すれば、押離鍵の往行程と復行程とに静荷重のヒステリシスを設けることが容易となる。そうすると、ピアノの鍵の動作に近くなる。

なお、電磁アクチュエータ１０は片側駆動でもよく、従って、プランジャ１２の駆動方向は、下方のみあるいは上方のみであってもよい。

また、電磁アクチュエータ１０自体は廃止してもよい。その場合、鍵Ｋの一部分または押鍵操作によって可動する介在部材のいずれかが「駆動部」となって、ハンマ体ＨＭの被駆動部（前端部３７）を駆動するようにし、「駆動部」に、スリット凹部２５に相当するものを設ける。

ところで、構成体２０のスリット凹部２５の形状については、図３（ａ）〜（ｃ）に示すような変形例が考えられる。また、図３（ｄ）、（ｅ）に示す変形例のように、２つの壁部とそれらに挟まれるものとの配置を、ハンマ体ＨＭと鍵Ｋとで逆にしてもよい。

図３（ａ）、（ｂ）は、構成体２０の第１の変形例を示す後面図、縦断面図である。この第1の変形例では、スリット凹部２５の、ハンマ体ＨＭが係合する側（下方）が開放されている。すなわち、図２の構成に対し、スリット凹部２５の底部をなくし、スリット凹部２５は後方及び下方に開口するスリットとなっている。

この構成によれば、まず、特に強い押鍵時において、押圧駆動面２５ａと前端部３７との分離し得る間隔を大きく確保することができる。従って、動的レットオフの感触がアコースティックピアノのものに近くなる。前端部３７と壁部２３、２４との摺動関係については図２の構成と変わりはない。さらに、スリット凹部２５の下方が開放されているので、製品組み付け時において、ハンマ体ＨＭの前端部３７をスリット凹部２５に係合させる作業が容易となる。

図３（ｃ）は、構成体２０の第２の変形例を示す後面図である。上記した第1の変形例では、前端部３７がスリット凹部２５から離脱した後、再びスリット凹部２５に嵌る必要がある。しかし、鍵並び方向の位置がずれると係合がしにくくなる。そこで、第２の変形例に示すように、壁部２３、２４の下半部の間隔を徐々に広げるかテーパ状に大きくし、係合しやすくする。

図３（ｄ）、（ｅ）は、スリット状のスリット凹部２５をハンマ体ＨＭに設けた第３の変形例の側面図、前面図である。

この第３の変形例では、図２の構成に対し、構成体２０に相当する構成体１２０をプランジャ１２ではなくハンマ体ＨＭの前端部３７に設ける。そして、プランジャ１２の下端部を構成体１２０のスリット凹部２５に係合させる。プランジャ１２の下端が駆動部として機能し、前端部３７が被駆動部となってスリット凹部２５の底面が駆動される。スリット凹部２５の左壁部２３と右壁部２４とに、プランジャ１２が両側から挟まれる構成となっている。

鍵Ｋ及びハンマ体ＨＭが回動するとき、丸棒状のプランジャ１２の下端部が左壁部２３と右壁部２４との間を摺動する。摺動関係に関しては、図２の構成における前端部３７にプランジャ１２が相当する。このように、鍵とハンマ体ＨＭとの係合部分において、駆動部及び被駆動部のいずれか一方に、いずれか他方を２つの壁部２３、２４で両側から挟むスリット状のスリット凹部２５を設ければよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

Ｋ 鍵、 ＨＭ ハンマ体、 １０ 電磁アクチュエータ、 １２ プランジャ（介在部材、可動部材）、 １４ センサ部、 ２０ 構成体（介在部材、可動部材）、 ２３ 左壁部、 ２４ 右壁部、 ２５ スリット凹部（スリット部）、 ２５ａ 押圧駆動面、 ３５ 鍵回動軸、 ３７ 前端部（被駆動部）、 ３６ ハンマ回動軸

Claims (2)

1. 押鍵操作により鍵回動軸を中心に回動する鍵と、
   前記鍵に対応して設けられ、対応する鍵の押鍵操作により、前記鍵回動軸に平行なハンマ回動軸を中心に回動して押鍵操作に慣性を与えるハンマ体とを有し、
   押鍵操作により、前記鍵の一部分または押鍵操作によって可動する介在部材のいずれかが駆動部となって、前記駆動部の押圧駆動面が前記ハンマ体の被駆動部を押圧駆動するように構成された電子鍵盤装置であって、
   前記駆動部の前記押圧駆動面と前記被駆動部とは、前記鍵及び前記ハンマ体が回動するときに分離し得るように構成され、
   前記駆動部には、前記ハンマ回動軸の側に開口し、前記被駆動部と係合するスリット部が設けられ、
   前記スリット部の天井部と底部のそれぞれに緩衝材が設けられ、
   前記スリット部の前記天井部に設けられた緩衝材の下面が、前記押圧駆動面となり、
   前記押圧駆動面は下方に凸の曲面であることを特徴とする電子鍵盤装置。
2. 強押鍵で押鍵した場合は、前記押圧駆動面と前記被駆動部とが分離し得、弱押鍵で押鍵した場合は、前記押圧駆動面と前記被駆動部とが押鍵往行程の全てで当接関係となることを特徴とする請求項１記載の電子鍵盤装置。