JP2010079042A - 鍵盤装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アコースティックピアノ同様の押鍵タッチ感を得ながら安定した演奏ができる鍵盤装置を提供する。
【解決手段】鍵盤装置は、押鍵に伴って回動する複数の鍵１１と、複数の鍵１１にそれぞれ対応して設けられて、押鍵によってそれぞれ弾性変形する複数のスイッチ部材２４であって、鍵の回動中心部からの距離が低音部に比べて高音部にて短くなる位置に設けられた複数のスイッチ部材２４とを備えている。スイッチ部材２４のスイッチがオンするときの各鍵１１の回動角度は同一である。離鍵時において、スイッチ部材２４は、鍵１１に当接して弾性変形し、その反力によって鍵１１の前端を上方へ付勢する。スイッチ部材２４の反力は、スイッチ部材２４の変形量の小さな領域で一定または変形量の増加に従って減少する特性を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子オルガン、電子ピアノなどの鍵盤楽器に用いられる鍵盤装置に関する。

従来から、例えば下記特許文献１に示されているように、アコースティックピアノに似た鍵タッチ感を実現した鍵盤装置は知られている。この鍵盤装置においては、鍵の回動中心からの距離が低音部に比べて高音部にて短くなる位置に反発力を有するスイッチ部材を配置している。これにより、押鍵反力（鍵前端を押鍵したときに演奏者が鍵から受ける反力）が低音部に比べて高音部にて小さくなり、アコースティックピアノに近似した鍵タッチ感が得られる。
特許第３０７４７９７号公報

上記従来の鍵盤装置に用いられるスイッチ部材は、複数の鍵に対して共通に、ゴム、シリコンなどの弾性部材によって構成される。したがって、押鍵によってスイッチ部材が押圧されて上下方向に変形すると、スイッチ部材は、その変形量に応じた反力を発生する。このスイッチ部材の上下方向の変形量に対する反力の特性を図８に示す。図８に示すように、押圧開始からスイッチ部材の上下方向の変形量が増加するに従って、スイッチ部材の反力Ｆ０が段階的に増加していく。スイッチ部材には押圧によって弾性変形し易い部分が複数設けられており、それらがスイッチ部材の上下方向の変形量の増加とともに、順次変形し始める。スイッチ部材の反力は、これらの部分が発する反力の合力からなるため、このような段階的な増加特性を有する。

また、従来の鍵盤装置の中には、離鍵状態においてスイッチ部材を各鍵下面に当接させて弾性変形させ、その反力により各鍵の前端を上方へ付勢しているものがある。この場合、各鍵の前端の上方への変位を規制する上限規制部材を各鍵に係合させて、離鍵状態における各鍵上面の高さを揃えている。ただし、離鍵状態においては、各スイッチ部材はオフしている。

しかし、上記の従来の鍵盤装置のように、鍵の回動中心からスイッチ部材までの距離が低音部に比べて高音部にて短くなる位置にスイッチ部材を配置し、かつ、スイッチ部材の反力を利用して離鍵時の各鍵の上面の高さを揃えるようにすると、次のような問題が生じる。すなわち、この従来の鍵盤装置では、発音時（すなわちスイッチ部材がオンするとき）の鍵の回動角度が音域によって異なるため、発音時におけるスイッチ部材の接点の接触面の角度が一定にならず安定した演奏ができなくなるという問題である。この問題を解決するために、スイッチ部材を取り付けるための基板を低音部に比べて高音部にて鍵に近づけて（すなわち、スイッチ部材が鍵の下方に配置されている場合には、上方に配置して）、離鍵状態におけるスイッチ部材の変形量を低音部に比べて高音部にて大きくすることが考えられる。これによれば、全鍵域において発音時の鍵の回動角度を同一にすることができるので、発音動作の安定化を図ることができる。

この場合、スイッチ部材の変形による反力は、低音部に比べて高音部にて大きくなる傾向を示す。この場合、低音部に比べて高音部にてスイッチ部材を鍵支点に近づけることにより、低音部に比べて高音部にて押鍵反力を小さくする前記従来技術の効果が弱められるという問題が生じる。この点について、図８及び図９を用いて説明する。図８に示すように、スイッチ部材の押圧開始から上下方向の変形量が小さい範囲において、変形量の増加に伴って反力も増加する特性を有する場合がある（図８のＢ１）。この場合、離鍵時においては、低音部の鍵Ｌのスイッチ部材の上下方向の変形量Ｌ０と鍵Ｌに比べて音高の高い高音部の鍵Ｕのスイッチ部材の上下方向の変形量Ｕ０とを比較すると、変形量Ｕ０の方が大きい。そして、これらの変形量Ｌ０及び変形量Ｕ０は、いずれも図８のＢ１の範囲内にある。したがって、離鍵時において、鍵Ｌに比べて鍵Ｕのスイッチ部材反力Ｆ０が大きくなる。

次に低音部の鍵Ｌの回動角度に対する押鍵反力ＦＬｂ及び高音部の鍵Ｕの回動角度に対する押鍵反力ＦＵｂについて図９を用いて説明する。この鍵盤装置では、低音部に比べて高音部にてスイッチ部材を鍵支点に近づけている。そのため、各鍵のスイッチ部材反力Ｆ０が同じ大きさであれば、各鍵前端に発生する押鍵反力は、てこの原理により、スイッチ部材が鍵支点に近いほど小さくなる。しかし、上記のとおり、離鍵時においては、鍵Ｌに比べて鍵Ｕのスイッチ部材反力Ｆ０の方が大きくなっている。したがって、押鍵開始時において、低音部の押鍵反力は、高音部の押鍵反力に比べてそれほど大きくならない。また、離鍵時において、鍵Ｕのスイッチ部材反力Ｆ０が、鍵Ｌに比べて極めて大きい場合には、押鍵開始時における高音部の押鍵反力ＦＵｂが低音部の押鍵反力ＦＬｂよりも大きくなることさえある。

このように、スイッチ部材の反力特性によっては、押鍵開始時において、高音部に比べて低音部にて押鍵反力を十分に大きくすることができず、アコースティックピアノの鍵タッチ感を実現できないという問題があった。

本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、離鍵時の各鍵の上面を同一平面上に位置させ、かつ、発音時の各鍵の回動角度をほぼ同一（すなわち同一）にするとともに、高音部に比べて低音部にて押鍵反力を十分に大きくして、アコースティックピアノの鍵タッチ感を実現した電子楽器の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、本発明の特徴は、押鍵に伴って回動する複数の鍵と、複数の鍵との係合により、複数の鍵の前端の上方への変位を規制する上限規制部材と、複数の鍵にそれぞれ対応して設けられて、押鍵に伴って押圧されることにより弾性変形する複数のスイッチ部材であって、鍵の回動中心部からの距離が低音部に比べて高音部にて短くなる位置に設けられ、弾性変形してオン・オフ状態の変化により楽音の発生を制御する複数のスイッチ部材とを備えた鍵盤装置において、複数のスイッチ部材は、離鍵時において、複数の鍵によって弾性変形され、前記弾性変形により複数のスイッチ部材が発生する反力によって複数の鍵の前端を上方へ付勢して、複数の鍵を上限規制部材に係合させることにより、複数の鍵の上面を同一平面上に位置させ、離鍵時における複数のスイッチ部材の上下方向の変形量を低音部に比べて高音部にて大きくして、複数のスイッチ部材のオン・オフ状態が変化するときの複数の鍵の回動角度が全鍵域においてほぼ同一（すなわち同一）になるように複数のスイッチ部材を配置し、複数のスイッチ部材の特性を、変形開始直後から所定の小さな変形量に至る小さな変形量領域で、変形による反力が一定、または変形による反力が変形量の増加に従って減少するようにそれぞれ設定したことにある。

この場合、各スイッチ部材は押離鍵によりオン・オフする１つのスイッチまたは２以上のスイッチで構成される。そして、各スイッチ部材のオン・オフ状態の変化により前記楽音の発生を制御するとは、例えば、楽音の発生開始、発生終了、２つのスイッチがオンする時間差による楽音要素の制御などを言う。また、この場合、前記小さな変形量の上限は、例えば離鍵時における高音部の鍵に対応したスイッチ部材の変形量である。また、前記小さな変形量の上限は、例えば前記スイッチ部材を構成するいずれかのスイッチのオン・オフ状態が変化するときの変形量であってもよい。

上記のように構成した鍵盤装置においては、前記小さな変形量領域で、スイッチ部材の変形による反力が一定、または変形による反力が変形量の増加に従って減少する。したがって、押鍵開始時において、低音部の押鍵反力を高音部に比べて十分に大きくすることができる。これにより、離鍵時の各鍵の上面を同一平面上に位置させ、かつ、発音時の各鍵の回動角度をほぼ同一にするとともに、アコースティックピアノの鍵タッチ感を実現することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明に係る鍵盤装置の縦断側面図である。図１（Ａ）は図２に示す低音部の鍵Ｌについて示しており、図１（Ｂ）は図２に示す高音部の鍵Ｕについて示している。複数の鍵１１は所定数ずつ（例えば白鍵ならば３つ又は４つずつ、黒鍵ならば５つずつ）複数のグループに分けられている。各グループに属する鍵１１は、鍵ユニット１２として樹脂により一体成型されている。各鍵ユニット１２においては、複数の鍵１１が各鍵１１から後方にそれぞれ延設された垂直方向に薄肉の延設部１３をそれぞれ介して、横方向に延設されて垂直方向に薄肉の連結部１４に共通に接続されている。複数の鍵ユニット１２の連結部１４は、上下に重ねられて鍵フレーム１５の後端部にねじ１６により固定されている。この構成により、各鍵１１は、それらの前端部を延設部１３の弾性変形により上下方向に揺動可能にして、連結部１４にて鍵フレーム１５に支持されている。

鍵フレーム１５は、複数の鍵１１の下方にて横方向に延設されている。鍵フレーム１５は金属または樹脂の一体成型により、又は金属及び樹脂との複合により、適宜凹凸を有する板状に構成された部材である。鍵１１は、中間部位置にて、それらの下面からストッパ片１７を下方に一体的に延設させている。このストッパ片１７は、下部を後方へ屈曲させた突出部１７ａを有する。ストッパ片１７の突出部１７ａは、鍵フレーム１５の縦壁部に設けた開口部１８から後方へ侵入し、鍵１１の前部の上下方向の変位を許容する。開口部１８を含む縦壁部の上端から後方へ向かう水平部下面には、鍵１１の前端部の上限位置を規定する上限ストッパ１９が固着されている。一方、開口部１８を含む縦壁部の下端から前方へ向かう水平部上面には、鍵１１の前端部の下限位置を規定する下限ストッパ２０が固着されている。上限ストッパ１９及び下限ストッパ２０は、横方向（紙面に垂直方向）に延設された長尺状かつ平板状の緩衝材（例えばフェルト）で構成されて、鍵１１のストッパ片１７の突出部１７ａとの衝突による衝撃を緩和するようになっている。

鍵１１のストッパ片１７の後方位置には、スイッチ駆動部２１がそれぞれ設けられている。スイッチ駆動部２１の下方の鍵フレーム１５上には、基板２２が固着されている。基板２２上には、スイッチ部材２４が取り付けられる。

次にスイッチ部材２４について説明する。図３はスイッチ部材２４の構成を示す断面図である。スイッチ部材２４は、ゴム、シリコンなどの弾性部材によって一体成型される。スイッチ部材２４は、スイッチ駆動部２１によって押圧される被駆動部２５を有する。被駆動部２５の下方にはスカート部２６が形成される。スカート部２６はスカート上部２６ａ及びテーパ部２６ｂからなる。スカート上部２６ａは、小さな曲率半径を有する湾曲部であって、スカート上部２６ａの上部が被駆動部２５の下端に接続される。そして、スカート上部２６ａの下端から、さらに下方に向かうほどテーパ状に広がったテーパ部２６ｂが設けられる。また、スカート部２６の内側には、鍵１１に対応して前後に配置した一対の第１接点部２７及び第２接点部２８が設けられている。第１接点部２７及び第２接点部２８は、それぞれ半球状に（いわゆる「おわん型」）に形成され、それぞれの半球状部分の下端から円柱状部分が下方へ突出している。第１接点部２７及び第２接点部２８の円柱状部分の下端部には、導電性材料（例えばカーボンインク）で形成された第１可動接点２９及び第２可動接点３０が設けられている。スカート部２６の下端には、台座部３１が設けられ、その下面から複数の突起状の脚部３２が延設されている。脚部３２が、基板２２に設けられた貫通孔３３に嵌挿されることにより、スイッチ部材２４が基板２２に取り付けられる。さらに、基板２２上には、第１固定接点３４及び第２固定接点３５が設けられている。この第１固定接点３４及び第２固定接点３５は、スイッチ部材２４に含まれる。そして、第１可動接点２９及び第１固定接点３４が第１スイッチＳＷ１ａを構成し、第２可動接点３０及び第２固定接点３５が第２スイッチＳＷ２ａを構成する。

第１接点部２７は第２接点部２８よりも長く形成され、第１可動接点２９の下面は第２可動接点３０の下面よりも低くなっている。そのため、被駆動部２５が押圧されてスカート部２６が変形すると、最初に第１可動接点２９が第１固定接点３４に接触（オン）し、次に第２可動接点３０が第２固定接点３５に接触（オン）する。すなわち、第１スイッチＳＷ１ａ及び第２スイッチＳＷ２ａがこの順にオンする。これは、第１スイッチＳＷ１ａがオンしてから第２スイッチＳＷ２ａがオンするまでの時間を計測することにより、押健時における鍵タッチ強さ（押鍵速度）を検出するためである。そして、第２スイッチＳＷ２ａがオンした時点で、前記鍵タッチ強さで楽音信号が発生され始める。また、被駆動部２５の上面から第１接点部２７及び第２接点部２８のそれぞれの半球状部分の頂点に向かって円柱状の空洞が設けられている。これにより、第１スイッチＳＷ１ａ及び第２スイッチＳＷ２ａがオンした後に、第１接点部２７及び第２接点部２８の半球状部分が弾性変形し易いようにして、鍵タッチ感を向上させている。

次に、押鍵に対するスイッチ部材２４の反力について説明する。スイッチ部材２４の上下方向の変形量に対する反力の関係を図４に示す。この図において、スカート部反力ｆｓａは、スカート部２６が弾性変形することにより発生するものである。第１接点部反力ｆ１ａは第１接点部２７の半球状部分が弾性変形することにより発生するものである。第２接点部反力ｆ２ａは、第２接点部２８の半球状部分が弾性変形することにより発生するものである。スイッチ部材２４のスイッチ部材反力Ｆｓは、スカート部反力ｆｓａ、第１接点部反力ｆ１ａ及び第２接点部反力ｆ２ａの総和からなる。被駆動部２５の押圧開始から第１スイッチＳＷ１ａがオンするまでのスイッチ部材２４の上下方向の変形量の範囲（図４のＡ１）においては、第１接点部反力ｆ１ａ及び第２接点部反力ｆ２ａが「０」であるから、スイッチ部材２４のスイッチ部材反力Ｆｓはスカート部反力ｆｓａのみからなる。ここで、スカート部反力ｆｓａは、被駆動部２５の押圧開始直後、急激に反力が増加し、その後第１スイッチＳＷ１ａがオンするまで反力が一定である傾向（以下、水平特性という（図示ｆｈ））、または被駆動部２５の押圧開始直後、急激に反力が増加し、その後反力が減少する傾向（以下、減少特性という（図示ｆｄ））にある。このような水平特性または減少特性は、スカート部２６のテーパ部２６ｂがスイッチ部材２４の上下方向の変形量が小さい段階で座屈することによるものである。そして、水平特性または減少特性が本発明の特徴の一つである。

第１スイッチＳＷ１ａがオンした後、第２スイッチＳＷ２ａがオンするまでのスイッチ部材２４の上下方向の変形量の範囲（図４のＡ２）においては、変形量の増加に伴い、第１接点部２７の半球状部分が弾性変形するため、スカート部反力ｆｓａに第１接点部反力ｆ１ａを加えたものが、スイッチ部材反力Ｆｓとなる。この範囲（図４のＡ２）では、スイッチ部材２４の上下方向の変形量の増加とともに、スカート部反力ｆｓａは徐々に減少する。一方、第１接点部反力ｆ１ａはスイッチ部材２４の上下方向の変形量の増加とともに増加するが、その増加率は徐々に減少し、第２スイッチＳＷ２ａがオンする直前の増加率は「０」になっている。スイッチ部材反力Ｆｓとしては第１スイッチＳＷ１ａがオンした後、再び増加する。そして、第２スイッチＳＷ２ａがオンする直前に僅かに減少する。

第２スイッチＳＷ２ａがオンした後のスイッチ部材２４の上下方向の変形量の範囲（図４のＡ３）においては、第２接点部２８の半球状部分も弾性変形し始めるため、スカート部反力ｆｓａ及び第１接点部反力ｆ１ａにさらに第２接点部反力ｆ２ａを加えたものがスイッチ部材反力Ｆｓとなる。この範囲（図４のＡ３）では、スカート部反力ｆｓａ及び第１接点部反力ｆ１ａは、スイッチ部材２４の上下方向の変形量の増加に伴って徐々に減少し、その後、再び増加する。また、第２接点部反力ｆ２ａは、スイッチ部材２４の上下方向の変形量の増加とともに増加し、一度ピークに達した後、減少傾向に転ずるが、その後再び増加する。スイッチ部材反力Ｆｓとしては、第２スイッチＳＷ２ａがオンした後再び増加し、ピークに達した後、減少傾向に転ずるがその後急激に増加する。

前記のような形状及び特性を有するスイッチ部材２４は、コスト低減のために、すべての鍵１１について共通に構成されている。少なくとも、所定鍵域の複数の鍵１１について共通に構成されている。また、上記背景技術の項で説明したとおり、スイッチ部材２４の弾性による押鍵反力を低音部に比べて高音部にて小さくするために、鍵１１の揺動中心（すなわち連結部１４）からスイッチ部材２４の中心部までの距離が短くなるようにスイッチ部材２４を配置している。本実施形態では、図２に示すように、スイッチ部材２４が、その中心部から鍵１１の揺動中心までの距離が低音部から高音部向かうに従って徐々に短くなるように配置されている。

一方、鍵盤装置においては、離鍵時において、全ての鍵１１（詳しくは、全ての白鍵１１及び黒鍵１１のそれぞれ）の前端上面が、同一高さ（すなわち同一水平面上）に位置している必要がある。また、一方では、押鍵による楽音信号の発生制御においては、演奏の違和感を避けるために、全ての鍵１１の押鍵時の回動角度が同一である状態で楽音信号を発生開始させるという要求がある。すなわち、押鍵により第２スイッチＳＷ２ａがオンする時点では、全ての鍵１１の前端の回動角度が同一であることが好ましい。

前記離鍵時の条件を満足させるために、本実施形態では、離鍵時において、スイッチ駆動部２１をスイッチ部材２４の被駆動部２５に当接させてスイッチ部材２４を弾性変形させている。そして、この弾性変形による反力によって鍵１１の前端を上方へ付勢し、上限ストッパ１９の上方への変位規制により、全ての鍵１１の前端上面の高さを一致させている。一方、前述した鍵１１の揺動中心からスイッチ部材２４の中心部までの距離が低音部よりも高音部で短いという条件を考慮して、全ての鍵１１の押鍵時の回動角度が同一である状態で楽音信号を発生開始させるという要求を満足させるためには、離鍵状態から押鍵によって楽音信号を発生させるまでのスイッチ駆動部２１のストローク量は、低音部に比べて高音部にて短くなる。そして、前述したようにスイッチ部材２４はすべての鍵１１について共通に構成されていることを考慮すれば、離鍵状態から押鍵によって楽音信号を発生させるまでのスイッチ部材２４の変形量は、低音部に比べて高音部にて小さくなる。このことは、離鍵状態におけるスイッチ部材２４の変形量を、低音部に比べて高音部にて大きくしておくことを意味する。そして、これを実現するために、スイッチ部材２４が取り付けられた基板２２の上面を、低音部に比べて高音部にて上方すなわちスイッチ駆動部２１に近づけておく必要がある。本実施形態では、これを実現するために、基板２２は、押鍵時に第２スイッチＳＷ２ａがオンするときの鍵１１の回動角θと同じ角度だけ、基板２２の後部側より前部側が下方に位置するように傾斜して配置されている。

次に、上記のように構成した鍵盤装置の動作について説明する。離鍵時においては、延設部１３及びスイッチ部材２４の弾性力によって、鍵１１の前端が上方へ付勢されている。これにより、ストッパ片１７ａの上面が上限ストッパ１９の下面に当接して鍵１１は静止し、各鍵１１の上面が同一平面上にある（図１（Ａ）及び図１（Ｂ））。鍵１１を押鍵すると、鍵１１は、その揺動中心（すなわち連結部１４）を中心として、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において反時計回りに回転する。そして、鍵１１の回転に伴いスイッチ駆動部２１が被駆動部２５を押圧し、スイッチ部材２４の上下方向の変形量がさらに増加する。その後、第１スイッチＳＷ１ａ及び第２スイッチＳＷ２ａがこの順にオンして、第１接点部２７及び第２接点部２８のそれぞれの半球状部分が弾性変形する。そして、ストッパ片１７ａの下面が下限ストッパ２０の上面に当接すると鍵１１の回転が停止する。一方、鍵１１が離鍵されると、延設部１３及びスイッチ部材２４の弾性力によって鍵１１の前端が上方へ付勢されて、鍵１１は、その揺動中心（すなわち連結部１４）を中心として、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において時計回りに回転する。ストッパ片１７ａの上面が上限ストッパ１９の下面に当接すると、鍵１１は静止し、元の位置（図１（Ａ）及び図１（Ｂ））に復帰する。

低音部の鍵Ｌの回動角度に対する押鍵反力ＦＬａ及び高音部の鍵Ｕの回動角度に対する押鍵反力ＦＵａを図５に示す。この鍵盤装置では、低音部から高音部に向かうに従ってスイッチ部材２４を鍵支点に近づけているため、各鍵前端に発生する押鍵反力は、てこの原理により、各鍵１１のスイッチ部材反力Ｆｓに、鍵支点（すなわち連結部１４）から各スイッチ部材２４までの距離ＬＳの鍵支点から鍵前端までの距離ＬＫに対する比（ＬＳ／ＬＫ）を乗算したものとなる。また、低音部から高音部に向かうに従ってスイッチ部材２４を鍵支点に近づけているから、押鍵による鍵回動角度の増加に対して、高音部ほどスイッチ部材２４の上下方向の変形量の増加率が小さい。したがって、図５に示すように、押鍵反力ＦＬａ及び押鍵反力ＦＵａはスイッチ部材反力Ｆｓの特性（図４）を縦軸方向に縮小し、さらに横軸方向に拡大したような特性になっている。図５においては、スイッチ部材２４が減少特性を有する場合の押鍵反力を破線で示し、水平特性を有する場合の押鍵反力を実線で示す。ただし、第１スイッチＳＷ１ａがオンした後の押鍵反力ＦＬａ及び押鍵反力ＦＵａは、スイッチ部材２４が減少特性または水平特性のいずれの特性を有しても反力特性は同一なので、それぞれ実線で示す。

ここで、離鍵時における鍵Ｌ及び鍵Ｕのスイッチ部材２４の変形量をそれぞれＬ０及びＵ０とすると、上記のとおり、Ｌ０よりもＵ０の方が大きい。スカート部反力ｆｓａが水平特性を有する場合、離鍵時において鍵Ｌ及び鍵Ｕのスイッチ部材反力Ｆｓは同じ大きさである。一方、スカート部反力ｆｓａが減少特性を有する場合、離鍵時において鍵Ｌのスイッチ部材反力Ｆｓが鍵Ｕよりも大きい。したがって、押鍵開始時の押鍵反力ＦＬａは、前記水平特性の場合も、減少特性の場合も、押鍵反力ＦＵａより十分に大きくなる。また、押鍵反力ＦＬａに比べて押鍵反力ＦＵａの横軸方向の拡大率が大きくなっているが、第２スイッチＳＷ２ａがオンするときの鍵の回動角度θは同一となっている。

上記のように構成した鍵盤装置においては、押鍵開始時の低音部の押鍵反力ＦＬａを高音部の押鍵反力ＦＵａに比べて十分に大きくすることができるので、演奏者は低音部と高音部の押鍵反力の違いを感知できる。したがって、離鍵時の各鍵１１の上面を同一平面上に位置させ、かつ、第２スイッチＳＷ２ａがオンするとき（すなわち発音時）の各鍵１１の回動角度を同一にするとともに、アコースティックピアノの鍵タッチ感を実現することができる。

前記スイッチ部材２４の水平特性及び減少特性による効果を他の比較例を参照しながら詳細に説明する。すなわち、水平特性及び減少特性以外の特性である、押圧開始から第１スイッチがオンするまでスイッチ部材の変形量の増加に従って連続的に反力が上昇する上昇特性を有するスイッチ部材を例に挙げて具体的に説明する。例えば、上昇特性を有するスイッチ部材としては図７に示すようなものが考えられる。このスイッチ部材２４Ａは図７の断面図に示されているように、上記のスカート部２６に代えて湾曲部３６を有する。この湾曲部は、内部に空洞を有する半球状（いわゆる「おわん型」）に形成されている。その他の構成については、スイッチ部材２４と同様であるので、スイッチ部材２４と同一の付号を付して、その説明を省略する。

次に、スイッチ部材２４Ａの押鍵に対する反力について説明する。スイッチ部材２４Ａの上下方向の変形量に対する反力の関係を図８に示す。この図において、湾曲部反力ｆｓｂは、湾曲部３６が弾性変形することにより発生するものである。被駆動部２５の押圧開始後、第１スイッチＳＷ１ｃがオンするまでのスイッチ部材２４Ａの上下方向の変形量の範囲（図８のＡ１）においては、変形量の増加とともに湾曲部反力ｆｓｂが増加するが、徐々にその増加率は減少する。第１接点部反力ｆ１ｂ及び第２接点部反力ｆ２ｂは、上記実施形態の第１接点部反力ｆ１ａ及び第２接点部反力ｆ２ａと同じである。そして、スイッチ部材反力Ｆ０は、湾曲部反力ｆｓｂ、第１接点部反力ｆ１ｂ及び第２接点部反力ｆ２ｂの総和からなる。

スイッチ部材２４Ａを上記本発明の実施形態に係る鍵盤装置に適用した場合の低音部の鍵Ｌの回動角度に対する押鍵反力ＦＬｂ及び高音部の鍵Ｕの回動角度に対する押鍵反力ＦＵｂを図９に示す。図５の説明と同様に、押鍵反力ＦＬｂ及び押鍵反力ＦＵｂはスイッチ部材反力Ｆ０の特性（図８）を縦軸方向に縮小し、さらに横軸方向に拡大したような特性になる。離鍵時におけるスイッチ部材２４Ａの上下方向の変形量は、低音部の鍵Ｌよりも高音部の鍵Ｕの方が大きいから、鍵Ｌよりも鍵Ｕのスイッチ部材反力Ｆ０が大きい。このため、押鍵開始時において、押鍵反力ＦＬｂは押鍵反力ＦＵｂよりわずかに大きくなっているが、その差が不十分であり、演奏者は低音部と高音部の押鍵反力の違いを感知できない。

このように、上昇特性を有するスイッチ部材２４Ａを適用した鍵盤装置においては、押鍵開始時の低音部の押鍵反力ＦＬｂを高音部の押鍵反力ＦＵｂに比べて十分に大きくすることができないため、アコースティックピアノの鍵タッチ感を実現できない。これに対し、図４のような、水平特性または減少特性を有するスイッチ部材２４を適用した場合は、押鍵開始時の低音部の押鍵反力ＦＬｂを高音部の押鍵反力ＦＵｂに比べて十分に大きくすることができるので、アコースティックピアノの鍵タッチ感を実現できる。

なお、上記実施形態では、第１スイッチＳＷ１ａ及び第２スイッチＳＷ２ａが共通のスカート部２６の内部に配置されているが、これに代えて、第１スイッチＳＷ１ａ及び第２スイッチＳＷ２ａそれぞれに対してスカート部を独立して設けたスイッチ部材３７としてもよい。すなわち、図６に示すように、スイッチ駆動部２１によって同時に押圧される第１被駆動部３８及び第２被駆動部３９が設けられ、それぞれの下部にスイッチ部材２４と同様な第１スカート部４０及び第２スカート部４１が設けられる。第１スカート部４０及び第２スカート部４１の下端には、スイッチ部材２４と同様な台座部４２が設けられ、第１スカート部４０と第２スカート部４１は台座部４２を介して結合される。また、台座部４２の下面に設けられた脚部４３が基板２２に設けられた貫通孔４４に嵌挿されることで、スイッチ部材３７が基板２２に取り付けられる。そして、第１スカート部４０の内側に第１スイッチＳＷ１ｂが設けられ、第２スカート部４１の内側に第２スイッチＳＷ２ｂが設けられる。各スイッチの構成はスイッチ部材２４と同様である。すなわち、第１スイッチＳＷ１ｂは、第１接点部４５、第１可動接点４６及び第１固定接点４７からなり、第２スイッチＳＷ２ｂは第２接点部４８、第２可動接点４９及び第２固定接点５０からなる。

このように構成すると、押鍵開始から第１スイッチＳＷ１ｂがオンするまでのスイッチ部材３７の上下方向の変形量の範囲においては、第１スカート部４０及び第２スカート部４１がそれぞれ弾性変形して発生する反力の合力が、スイッチ部材３７としての反力となる。ここで、第１スカート部４０及び第２スカート部４１が弾性変形して発生する反力も、図４に示すような、水平特性（図示ｆｈ）または減少特性（図示ｆｄ）を有するように構成すれば、その合力も水平特性（図示ｆｈ）または減少特性（図示ｆｄ）を有する。これにより、押鍵開始時の低音部の押鍵反力ＦＬａを高音部の押鍵反力ＦＵａに比べて演奏者が感知できる程度に大きくすることができる。したがって、上記実施形態と同様の効果が得られる。

また、上記実施形態及びその変形例においては、第２スイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂがオンするときの鍵１１の回動角度が全鍵域において同一となるようにした。しかし、第１スイッチがオンするときの鍵１１の回動角度と第２スイッチがオンするときの鍵１１の回動角度の差は、小さい。したがって、第１スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがオンするときの鍵１１の回動角度が同じになるように、離鍵時において基板２２の上面を低音部に比べて高音部にて鍵１１に近づけて配置してもよい。具体的には、第１スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがオンするときの鍵１１の回動角度と同じ角度だけ基板２２の後部側より前部側が下方に位置するように傾斜させて配置するとよい。

また、押鍵によって、第１スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがオンした後、第２スイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂがオンするまでの間の変形量Ｄ１に達したときの鍵１１の回動角度が全鍵域において同一の角度αとなるように、離鍵時において、基板２２の上面を低音部に比べて高音部にて鍵１１に近づけて配置してもよい。具体的には、角度αだけ基板２２の後部側より前部側が下方に位置するように傾斜させて配置するとよい。

また、上記実施形態及びその変形例においては、押圧開始から第１スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがオンするときまでのスイッチ部材反力Ｆｓが水平特性または下降特性を有するようにした。しかし、少なくとも押圧開始から最高音の鍵１１に対応するスイッチ部材２４，３７の離鍵時の変形量に達するまでの範囲において、スイッチ部材反力Ｆｓが水平特性または下降特性を有するようにしてもよい。

これらのように構成しても、離鍵時の各鍵１１の上面を同一平面上に位置させ、かつ、発音時の各鍵１１の回動角度をほぼ同一にするとともに、アコースティックピアノの鍵タッチ感を実現することができる。

また、上記実施形態及び変形例においては、１つのスイッチ部材に２つのスイッチを設ける構成を示した。しかし、これに限られるものではなく、鍵タッチ強さ（押鍵速度）を検出する必要のない場合には、第１スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂまたは第２スイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂのいずれか一方だけを設けたスイッチ部材としてもよい。この場合もスイッチがオンするときの鍵１１の回動角度が同一になるように基板２２を配置し、少なくとも押圧開始から最高音の鍵１１に対応するスイッチ部材２４，３７の離鍵時の変形量に達するまでの範囲内において、スイッチ部材反力Ｆｓが水平特性または下降特性を有するようにすればよい。このように構成しても、上記実施形態及びその変形例と同様の効果が得られる。

一方、スイッチ部材をさらに多くのスイッチ（３つ以上）で構成してもよい。例えばスイッチ部材を第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチからなる３つのスイッチで構成してもよい。この場合、押鍵時には、第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチの順にオンするように構成する。一方、離鍵時には、第３スイッチ、第２スイッチ及び第１スイッチの順にオフするように構成する。この場合、第２スイッチがオンしてから第３スイッチがオンするまでの時間を計測して押鍵速度を検出し、第３スイッチがオンしたとき楽音の発生を開始するように制御する。そして、第１スイッチがオフしたときに楽音の発生を終了するように制御する。

スイッチ部材をこのような３つのスイッチで構成した場合も、スイッチ部材２４と同様に、押鍵に伴って弾性変形するスカート部を設け、その内部にこれらの３つのスイッチを設けるようにすればよい。また、スイッチ部材３７と同様に第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチに対し、それぞれスカート部を設けるようにしてもよい。そして、第３スイッチがオンするときの鍵１１の回動角度が全鍵域において同一になるように、離鍵時において基板２２の上面を低音部に比べて高音部にて鍵１１に近づけて配置すればよい。なお、第１スイッチがオンするときと第３スイッチがオンするときの鍵１１の回動角度差が小さいために、いずれかのスイッチがオンするときの鍵１１の回動角度が全鍵域において同一になるように、離鍵時において基板２２の上面を低音部に比べて高音部にて鍵１１に近づけて配置してもよい。さらに、第１スイッチがオンするときの鍵１１の回動角度と第３スイッチがオンするときの間の変形量Ｄ２に達するときの鍵１１の回動角度が全鍵域において同一の角度βになるように、離鍵時において基板２２の上面を低音部に比べて高音部にて鍵１１に近づけて配置してもよい。具体的には、いずれかのスイッチがオンするときの鍵１１の回動角度と同じ角度または角度βだけ基板２２の後部側より前部側が下方に位置するように傾斜させて配置するとよい。また、少なくとも押圧開始から最高音の鍵１１に対応するスイッチ部材の離鍵時の変形量に達するまで範囲内において、スイッチ部材反力Ｆｓが水平特性または下降特性を有するようにすればよい。このように構成することにより、上記実施形態及びその変形例と同様の効果が得られる。

さらに、上記実施形態及び各種変形例では、スイッチ部材２４，３７を、その中心部から鍵１１の揺動中心までの距離が低音部から高音部に向かうに従って徐々に短くなるように配置した。しかし、これに代えて、スイッチ部材２４，３７を、その中心部から鍵１１の揺動中心までの距離が低音部から高音部に向かうに従って、隣り合う複数の鍵１１のグループごと（例えばオクターブごとまたは半オクターブごと）に段階的に短くなるように配置してもよい。そして、この場合も、楽音の発生を制御するためにスイッチ部材２４，３７のオン・オフ状態が変化するときの、鍵１１の回動角度を同じにする必要がある。このために、離鍵時におけるスイッチ部材２４，３７の上下方向の変形量を、前記グループごとに、低音部に比べて高音部にて大きくする。具体的には、スイッチ部材２４，３７が取り付けられる基板２２の上下方向の位置を、前記グループごとに、低音部に比べて高音部にて高く配置する。このように構成すると、押鍵反力が、低音部から高音部に向かうに従って前記複数の鍵１１のグループごとに段階的に小さくなる。これによっても、低音部から高音部に向かうに従って押鍵反力が小さくなるので、アコースティックピアノの鍵タッチ感を模擬することは可能である。その他の効果は上記実施形態と同様である。

（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る鍵盤装置の縦断側面図である。 図１の鍵盤装置のスイッチ部材の配置を示す図である。 図１の鍵盤装置のスイッチ部材の詳細断面図である。 図３のスイッチ部材の上下方向の変形量に対する反力の特性を示すグラフである。 図１の鍵盤装置の鍵回動角度に対する押鍵反力の特性を示すグラフある。 本発明の変形例に係るスイッチ部材の詳細断面図である。 図３のスイッチ部材との比較のために示すスイッチ部材の詳細断面図である。 図７のスイッチ部材の上下方向の変形量に対する反力の特性を示すグラフである。 図７のスイッチ部材を用いた鍵盤装置の鍵回動角度に対する押鍵反力の特性を示すグラフある。

符号の説明

１１・・・鍵、２２・・・基板、２１・・・スイッチ駆動部、２４，３７・・・スイッチ部材、２６，４０，４１・・・スカート部、２５，３８，３９・・・被駆動部、２９，４６・・・第１可動接点、３０，４９・・・第２可動接点、３４，４７・・・第１固定接点、３５，５０・・・第２固定接点、ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ・・・第１スイッチ、ＳＷ２ａ，ＳＷ１ｂ・・・第２スイッチ、ＦＬａ，ＦＵａ・・・押鍵反力

Claims (1)

1. 押鍵に伴って回動する複数の鍵と、
   前記複数の鍵との係合により、前記複数の鍵の前端の上方への変位を規制する上限規制部材と、
   前記複数の鍵にそれぞれ対応して設けられて、押鍵に伴って押圧されることにより弾性変形する複数のスイッチ部材であって、前記鍵の回動中心部からの距離が低音部に比べて高音部にて短くなる位置に設けられ、弾性変形してオン・オフ状態の変化により楽音の発生を制御する複数のスイッチ部材とを備えた鍵盤装置において、
   前記複数のスイッチ部材は、離鍵時において、前記複数の鍵によって弾性変形され、前記弾性変形により前記複数のスイッチ部材が発生する反力によって前記複数の鍵の前端を上方へ付勢して、前記複数の鍵を前記上限規制部材に係合させることにより、前記複数の鍵の上面を同一平面上に位置させ、
   離鍵時における前記複数のスイッチ部材の上下方向の変形量を低音部に比べて高音部にて大きくして、前記複数のスイッチ部材のオン・オフ状態が変化するときの前記複数の鍵の回動角度が全鍵域においてほぼ同一になるように前記複数のスイッチ部材を配置し、
   前記複数のスイッチ部材の特性を、変形開始直後から所定の小さな変形量に至る小さな変形量領域で、変形による反力が一定、または変形による反力が変形量の増加に従って減少するようにそれぞれ設定したことを特徴とする鍵盤装置。

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