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発明の名称 電子鍵盤楽器の鍵操作検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−25576(P2007−25576A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−211512(P2005−211512)
出願日 平成17年7月21日(2005.7.21)
代理人 【識別番号】100125254
【弁理士】
【氏名又は名称】別役 重尚
発明者 西田 賢一
要約 課題
押鍵行程後半におけるセンシングによる反力上昇を抑えて、鍵タッチ感触を向上させる。

解決手段
接点時間差タイプの2メイク式タッチレスポンススイッチである鍵スイッチ20において、被駆動部23が下方に駆動されると、スカート部24が弾性変形(座屈)し、反力が発生すると共に、可動部33、43も下方に移動する。そして、まず、第1信号検出器sw1の可動接点35が固定接点36に当接すると、第1メイクの信号が検出されると共に、スカート部34が弾性変形して反力が発生し、その後、第2信号検出器sw2の可動接点45が固定接点46に当接すると、第2メイクの信号が検出されると共に、スカート部44が弾性変形して反力が発生する。スカート部34の反力よりもスカート部44の反力の方が小さい。
特許請求の範囲
【請求項1】
基板に取り付けられた取付部と、
前記取付部から膨出した弾性膨出部と、
前記弾性膨出部の先端部に設けられ、鍵操作に伴い移動する移動部材によって駆動される被駆動部と、
前記基板に固定されたセンシング用固定部と、
前記センシング用固定部に対向して設けられ、前記被駆動部が駆動されることによって前記基板側に移動するセンシング用可動部と、
前記センシング用可動部に対応して設けられ、該センシング用可動部が前記基板に対して当接関係になったときに前記被駆動部に対して反力を発生させる反力発生部とを有し、
互いに対向する前記センシング用固定部と前記センシング用可動部とで、前記センシング用固定部に対する前記センシング用可動部の移動によって鍵操作を検出するための信号を検出する1つの信号検出器が構成されると共に、
同一鍵に対応して複数の信号検出器が設けられ、
同一鍵に対応する前記複数の信号検出器のうち、押鍵往行程において、そのセンシング用可動部が前記基板に対して当接関係になるタイミングが遅いものほど、そのセンシング用可動部に対応する反力発生部が発生させる反力が小さいことを特徴とする電子鍵盤楽器の鍵操作検出装置。
【請求項2】
押鍵時に前記鍵に対してかかる押鍵荷重には、前記被駆動部が前記移動部材によって駆動されるときに前記弾性膨出部が変形することによって発生する反力と、前記複数の信号検出器における複数の反力発生部によってそれぞれ発生する反力との総和が反映され、前記押鍵荷重において、前記弾性膨出部または前記反力発生部によって発生する各反力のピーク時に対応するタイミングにおける大きさが互いに略等しくなるように、前記各反力の発生タイミング及び大きさが設定されたことを特徴とする請求項1記載の電子鍵盤楽器の鍵操作検出装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、押鍵のための操作に伴い移動する鍵自体または質量体等の移動部材によって駆動されて反力を発生させると共に、押鍵操作を検出するための信号を検出する信号検出器を備えた電子鍵盤楽器の鍵操作検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、押鍵操作に伴い移動部材によって駆動され、押鍵操作を検出するための信号を検出する信号検出器を備えた鍵操作検出装置が知られている。例えば、下記特許文献1の鍵操作検出装置は、基板に設けられた固定接点と、可動接点が形成され鍵のアクチュエータによって駆動される弾性押圧部材とで構成される信号検出器を2つ有する。そして、押鍵されると、各信号検出器の可動接点と固定接点とが、時間差をもって接触してメイクする。また、弾性押圧部材とは別に、押鍵により押圧されることで反力を発生させる弾性部が設けられる。
【特許文献1】特開平4−272626号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上記特許文献1では、信号検出器における弾性押圧部材も、押圧により反力を発生させる。しかも、時間差をもった複数メイクのセンシングを行う構成であるため、各信号検出器における反力が、押鍵行程において加算され、それにより鍵にかかる荷重が段階的に大きくなっていくことになる。
【0004】
すなわち、上記特許文献1では、信号検出器による反力が鍵タッチ感触に与える影響を考慮していないため、上記のように、鍵荷重が段階的に変化することで、鍵タッチ感触が、アコースティックピアノにおける鍵タッチ感触とは異質のものとなり、違和感があって、鍵タッチ感触があまり良くないという問題があった。
【0005】
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、押鍵行程後半におけるセンシングによる反力上昇を抑えて、鍵タッチ感触を向上させることができる電子鍵盤楽器の鍵操作検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために本発明の請求項1の電子鍵盤楽器の鍵操作検出装置は、基板(13)に取り付けられた取付部(21)と、前記取付部から膨出した弾性膨出部(22)と、前記弾性膨出部の先端部に設けられ、鍵操作に伴い移動する移動部材(10)によって駆動される被駆動部(23)と、前記基板に固定されたセンシング用固定部(36、46)と、前記センシング用固定部に対向して設けられ、前記被駆動部が駆動されることによって前記基板側に移動するセンシング用可動部(33、43)と、前記センシング用可動部に対応して設けられ、該センシング用可動部が前記基板に対して当接関係になったときに前記被駆動部に対して反力を発生させる反力発生部(34、44)とを有し、互いに対向する前記センシング用固定部と前記センシング用可動部とで、前記センシング用固定部に対する前記センシング用可動部の移動によって鍵操作を検出するための信号を検出する1つの信号検出器が構成されると共に、同一鍵に対応して複数の信号検出器(sw1、2)が設けられ、同一鍵に対応する前記複数の信号検出器のうち、押鍵往行程において、そのセンシング用可動部が前記基板に対して当接関係になるタイミングが遅いものほど、そのセンシング用可動部に対応する反力発生部が発生させる反力が小さいことを特徴とする。
【0007】
好ましくは、押鍵時に前記鍵に対してかかる押鍵荷重には、前記被駆動部が前記移動部材によって駆動されるときに前記弾性膨出部が変形することによって発生する反力と、前記複数の信号検出器における複数の反力発生部によってそれぞれ発生する反力との総和が反映され、前記押鍵荷重において、前記弾性膨出部または前記反力発生部によって発生する各反力のピーク時に対応するタイミングにおける大きさが互いに略等しくなるように、前記各反力の発生タイミング及び大きさが設定される(請求項2)。
【0008】
なお、上記括弧内の符号は例示である。
【発明の効果】
【0009】
本発明の請求項1によれば、押鍵行程後半におけるセンシングによる反力上昇を抑えて、鍵タッチ感触を向上させることができる。
【0010】
請求項2によれば、押鍵行程中盤における押鍵荷重を平滑化して、抜けるような良好な鍵タッチ感触を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0012】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る鍵操作検出装置が適用される鍵盤装置の側面視の模式図である。本装置は、電子鍵盤楽器として構成され、フレーム12に設けられた鍵支点部14を中心に鍵10が回動自在に配設される。フレーム12には、基板13が固定され、該基板13上に、鍵10に対応して鍵スイッチ20が配設される。鍵10の鍵スイッチ20に対応する部分はスイッチ駆動部11として機能する。鍵10は押下操作されることで回動し、スイッチ駆動部11によって、鍵スイッチ20が押下される。
【0013】
同図では、鍵10及び鍵スイッチ20が1組示されているが、本鍵盤装置には、同様の構成の鍵10及び鍵スイッチ20が複数設けられる。また、鍵10としては白鍵を例示しているが、黒鍵についても、鍵の形状と、対応する鍵スイッチの配置が異なるだけであり、基本的構造は鍵10及び鍵スイッチ20と同様である。
【0014】
図2は、鍵スイッチ20の構成を示す断面図である。鍵スイッチ20は、ゴム等の弾性部材で構成された接点時間差タイプの2メイク式タッチレスポンススイッチである。
【0015】
鍵スイッチ20は、基端部21を有し、基端部21からは下方に脚部211が複数延設されている。基板13には、脚部211に対応する貫通穴131が設けられている。貫通穴131に脚部211が嵌挿されることで、鍵スイッチ20が基板13に取り付けられている。鍵スイッチ20の基端部21からは、上方にドーム状に膨出した弾性膨出部22が形成され、弾性膨出部22の上部には被駆動部23が形成されている。弾性膨出部22は、弾性変形しやすいスカート部24で構成される。被駆動部23の上面23aに、鍵10のスイッチ駆動部11が当接しており、押鍵操作されると、スイッチ駆動部11によって被駆動部23の上面23aが下方に駆動される。
【0016】
弾性膨出部22の内側には、弾性膨出部32、42が設けられている。弾性膨出部32、42は、被駆動部23と弾性膨出部22との接続部近傍から下方にドーム状に膨出している。弾性膨出部32、42は、弾性変形しやすいスカート部34、44で構成される。スカート部34の方がスカート部44よりも厚く形成されている。スカート部34の最も薄い部分である下部34aも、スカート部44の同様の部分である下部44aよりも厚く形成されている。弾性膨出部32、42の下部には可動部33、43が形成され、可動部33、43の下部には、カーボンインク等の導電性材料でなる可動接点35、45が設けられている。
【0017】
また、基板13の上面には、一対の櫛歯状電極で構成された固定接点36、46が敷設され、可動接点35、45は、固定接点36、46に対向している。弾性膨出部32は弾性膨出部42よりも長く、可動接点35の位置は可動接点45より低い。弾性膨出部32、可動部33(可動接点35を含む)及び固定接点36で、1つの信号検出器、すなわち第1メイク用の第1信号検出器sw1が構成され、弾性膨出部42、可動部43(可動接点45を含む)及び固定接点46で、第2メイク用の第2信号検出器sw2が構成される。
【0018】
かかる構成において、被駆動部23がスイッチ駆動部11によって下方に駆動されると、スカート部24が弾性変形(座屈)を開始し、被駆動部23と一緒に可動部33、43が下方に移動する。そして、まず、第1信号検出器sw1の可動接点35が固定接点36に当接し、通電して信号が検出される。その後、時間差を持って、第2信号検出器sw2において、可動接点45が固定接点46に当接して信号が検出される。第1、第2信号検出器sw1、sw2において検出された信号により、押鍵ベロシティを含む鍵10の操作が検出され、不図示の楽音処理部によって楽音発生処理がなされる。
【0019】
可動接点35が固定接点36に当接すると、スカート部34が弾性変形を開始し、可動接点45が固定接点46に当接すると、スカート部44が弾性変形を開始する。スカート部24は、弾性変形することで反力を発生させ、スカート部34、44も同様に、弾性変形することで反力を発生させる。これらの反力は、被駆動部23を介して鍵10に伝わり、それが鍵10に押鍵荷重としてかかる。本実施の形態では、次に説明するように、これらの反力を予め適値に設定している。
【0020】
図3は、押鍵往行程におけるキーストロークと押鍵荷重との関係を示す図である。同図において、反力R0は、スカート部24が弾性変形したことにより発生する反力変化を示す。第1メイク反力R1、第2メイク反力R2は、それぞれスカート部34、44が弾性変形したことにより発生する反力変化を示す。第1メイク反力R1及び第2メイク反力R2は、押鍵往行程における後半に発生するように、可動接点35、45の位置等が設定されている。いずれの反力も、ピーク後は減少に転ずる。反力がピーク後に減少するのは、椀状のゴム材に、座屈のような現象が生じるからと考えられる。
【0021】
押鍵荷重Fには、スカート部24の反力R0、第1メイク反力R1及び第2メイク反力R2の総和が反映される。その結果、まず、押鍵初期には、押鍵荷重Fは、反力R0がそのまま反映されて、ピーク部P1を経て、その後減少する。そして、可動接点35が固定接点36に当接してスカート部34が弾性変形すると、反力R0に対して第1メイク反力R1が加算された力が押鍵荷重Fとなり、押鍵荷重Fが再び上昇する(山部m1)。そして、押鍵往行程後半における第1メイク反力R1が最大となるタイミングで、押鍵荷重Fがピーク部P2に達し、その後減少する。
【0022】
その後、同様に、可動接点45が固定接点46に当接してスカート部44が弾性変形すると、反力R0、第1メイク反力R1に対してさらに第2メイク反力R2が加算された力が押鍵荷重Fとなり、押鍵荷重Fが再び上昇する(山部m2)。そして、ピーク部P2よりも遅い、押鍵終了間際の第2メイク反力R2が最大となるタイミングで、押鍵荷重Fがピーク部P3に達し、その後一旦減少する。そして、最後は、不図示の押鍵ストッパに鍵10が当接することで、押鍵荷重Fが急上昇して、押鍵往行程が終了する。
【0023】
ここで、上記ピーク部P1、P2、P3が、いずれもほぼ同じ高さになるように、反力R0、第1メイク反力R1及び第2メイク反力R2の各反力の大きさ及び発生タイミングが設定されている。これにより、押鍵荷重Fは、立ち上がりから、最後に急上昇する領域までの間に、山部m1、m2は生じるものの、概ね一定の大きさを維持する。これにより、例えば、押鍵往行程後半に押鍵荷重Fが段階的に大きくなる等のような違和感が抑制され、抜けるような鍵タッチ感触が実現される。
【0024】
このような、各反力の調節は、主に、各スカート部の薄い部分である、スカート部24の上部24a、スカート部34、44の各下部34a、44a(図2参照)の厚み、R形状を適切に設定することで可能である。例えば、上部24a、下部34a、44aを薄くするか、あるいはR形状を大きくとれば、座屈しやすくなり、反力が小さくなる。また、各反力の発生タイミングも、上部24a、下部34a、44aの形状、または、可動接点35、45と固定接点36、46との距離等の設定によって調節可能である。
【0025】
本実施の形態によれば、第1信号検出器sw1よりも後にメイクする第2信号検出器sw2によって発生する反力を、第1信号検出器sw1によって発生する反力よりも小さく設定したので、押鍵行程後半におけるセンシングによる反力上昇を抑えて、鍵タッチ感触を向上させることができる。
【0026】
また、先にメイクする第1信号検出器sw1においては、弾性膨出部32の根本から可動部33の先端までの長さが第2信号検出器sw2に比し長いので、一般には、メイク時に、第1信号検出器sw1において弾性膨出部32が偏って変形することによって、可動部33が側方に倒れる(座屈)等の不都合が生じるおそれがある。しかしながら、本実施の形態では、スカート部34の方がスカート部44よりも厚く形成され、弾性膨出部32の反力が弾性膨出部42の反力よりも大きいので(図2参照)、可動部33の倒れを抑制しやすいという利点もある。
【0027】
しかも、反力R0、第1メイク反力R1及び第2メイク反力R2の、各反力の減衰と発生との兼ね合いを考慮して、押鍵荷重Fが、立ち上がりから急上昇する領域までの間、概ね一定レベルで推移するように各反力の発生タイミング及び大きさを設定したので、押鍵行程中盤における押鍵荷重を平滑化して、抜けるような良好な鍵タッチ感触を実現することができる。
【0028】
(第2の実施の形態)
上記第1の実施の形態では、第1、第2信号検出器sw1、sw2が、接点スイッチで構成されることを例示したが、本発明の第2の実施の形態では、これらを非接触式のスイッチで構成する。
【0029】
図4(a)は、第2の実施の形態に係る鍵操作検出装置が適用される鍵盤装置の鍵スイッチの構成を示す断面図である。本実施の形態における鍵スイッチ120においては、第1の実施の形態における鍵スイッチ20に対して、第1、第2信号検出器sw1、sw2に代えて第1、第2信号検出器sw11、sw12を設けた点が異なる。この鍵スイッチ120においては、鍵スイッチ20の可動部33、43に代えて可動部133、143を設けると共に、固定接点36、46に代えてフォトカプラ136、146を設ける。鍵スイッチを含む鍵盤装置のその他の部分の構成は、第1の実施の形態と同様である。
【0030】
同図(a)に示すように、フォトカプラ136、146が、基板13上に配設される。フォトカプラ136、146は、いずれも、図示はしないが、一対の発光素子及び受光素子を有し、各発光素子は、上方に光を常時出射する。第1、第2信号検出器sw11、sw12において、それぞれ、可動部133、143の下端部には、外縁が下方に突出した当接部137、147が形成され、それらの内側に平坦な凹面135、145が形成される。凹面135、145には、光を反射しやすい白色等の塗料が塗られている。
【0031】
押鍵操作により、可動部133、143が下方に移動して、まず、当接部137が基板13に当接し、その後、当接部147が基板13に当接する。これらの当接後における、第1、第2信号検出器sw11、sw12のスカート部34、44による反力発生の態様は、第1の実施の形態と同様である。
【0032】
フォトカプラ136、146の各発光素子から発した光は、凹面135、145で反射して、フォトカプラ136、146の各受光素子で受光される。当接部137、147が基板13に当接すると、各受光素子での受光量が急激に増え、電流値が閾値を越えてメイクする。これにより、押鍵操作が検出される。
【0033】
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0034】
なお、信号検出器を、互いに対向するセンシング用固定部とセンシング用可動部とで構成し、センシング用固定部に対するセンシング用可動部の移動によって鍵操作を検出する構成とすればよく、上記した信号検出器sw1、sw2、sw11、sw12の構成に限定されない。また、接触式、非接触式も問わない。例えば、基板13に静電容量センサを配設すると共に、それに対向する可動部の下端部に導電部品を設け、静電容量センサに対する可動部の距離に応じた電圧変化に基づき押鍵操作を検出するようにしてもよい。
【0035】
なお、上記第1、第2の実施の形態では、第1、第2信号検出器が共に共通の弾性膨出部22の内側に配置された構成を例示したが、これに限るものではない。例えば、図4(b)に示すように、弾性膨出部22に相当する外側の弾性膨出部を独立して2つ設けた鍵スイッチ220を採用してもよい。
【0036】
すなわち、鍵スイッチ220において、2つの独立した弾性膨出部222A、222Bの各上部に被駆動部223A、223Bを設け、被駆動部223A、223Bが、同一の鍵の操作によって駆動されるように構成する。そして、弾性膨出部222A、222Bの各々の内側に、第1、第2信号検出器sw21、sw22を構成する。第1、第2信号検出器sw21、sw22において、弾性膨出部32、42に相当する弾性膨出部232、242が形成される。第1、第2信号検出器sw21、sw22において、メイクの時間差、及び反力差の設定は、鍵スイッチ20の第1、第2信号検出器sw1、sw2と同様にする。
【0037】
なお、各実施の形態において、鍵スイッチは、鍵10によって直接駆動されるとしたが、これに限られない。すなわち、押鍵のための操作に伴って回動等の移動をする部材、例えば、鍵自身のほか、鍵と連動して回動する質量体、あるいはそれらに介在する部材によって鍵スイッチが駆動される構成においても、本発明を適用可能である。また、これら鍵スイッチを駆動する部材の動きは、回動に限られず、平行移動であってもよい。
【0038】
なお、各実施の形態において、1つの鍵スイッチに2つの信号検出器を設ける構成を例示したが、これに限るものではない。例えば、信号検出器を3個以上設けた場合は、複数の信号検出器のうち、押鍵往行程において、その可動部が基板乃至固定接点と当接関係になるタイミングが遅いものほど、発生する反力を小さいように構成すればよい。
【0039】
なお、信号検出器において、反力の発生は、スカート部34、44の弾性変形で生じるとしたが、可動部が基板乃至固定接点と当接関係になったときに反力を発生させる反力発生部を有すれば、その反力発生部について、上記した思想を反映させればよい。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る鍵操作検出装置が適用される鍵盤装置の側面視の模式図である。
【図2】鍵スイッチの構成を示す断面図である。
【図3】押鍵往行程におけるキーストロークと押鍵荷重との関係を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る鍵操作検出装置が適用される鍵盤装置の鍵スイッチの構成を示す断面図(図(a))、及び、外側の弾性膨出部を独立して2つ設けた鍵スイッチの変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【0041】
10 鍵(移動部材)、 13 基板、 20、120、220 鍵スイッチ、 21 基端部(取付部)、 22 弾性膨出部、 23 被駆動部、 24 スカート部、 32、42 弾性膨出部、 33、43、133、143 可動部(センシング用可動部)、 34、44 スカート部(反力発生部)、 36、46 固定接点(センシング用固定部)、 sw1、sw11、sw21 第1信号検出器、 sw2、sw12、sw22 第2信号検出器




 

 


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