(57)【要約】【課題】押下操作とは逆方向となる反力の制御を、単純な駆動制御で実現できる演奏操作子装置を提供する。【解決手段】鍵１は、支点部１ａを中心に回動する。ソレノイド３は、鍵１を反押下方向に回動させる反力を発生し、その反力を鍵１に伝達する。バネ４は鍵１を押下方向に回動させる付勢力を発生する。７はセンサであって、センサの固定子７ａはセンサの可動子７ｂの変位を検出する。図示の演奏操作子装置は、ソレノイド３の反押下方向に加わる１方向の反力と、押下方向に加わるバネ４の付勢力を加えた合力を制御することにより、自動演奏と力覚制御の両者が可能となる。【選択図】図１
2010066371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演奏者の操作に応じて、支点を中心に所定のストローク範囲を押下方向及び反押下方向に回動する演奏操作子と、
該演奏操作子に対応して設けられ、該演奏操作子を前記反押下方向に回動させる反力を発生し、該反力を前記演奏操作子に伝達する駆動手段と、
前記駆動手段を駆動制御する駆動制御手段、を有する演奏操作子装置において、
前記演奏操作子に対応して設けられ、該演奏操作子を前記押下方向に回動させる付勢力を発生する付勢手段を有し、
前記駆動制御手段は、前記演奏操作子に対する、前記駆動手段による反力と前記付勢手段による付勢力との合力が、前記押下方向及び前記反押下方向のいずれにもなるように前記駆動手段を駆動制御する、
ことを特徴とする演奏操作子装置。
【請求項２】
力覚制御モードと自動演奏モードの一方を選択するモード選択手段と、
前記演奏操作子の動作状態を検出する動作状態検出手段と、
演奏データを供給する演奏データ供給手段を有し、
前記駆動制御手段は、
前記モード選択手段により前記力覚制御モードが選択されているときは、前記動作状態検出手段により検出された前記演奏操作子の動作状態に応じて、前記合力が前記演奏者による前記演奏操作子の操作に対する反力となるように、前記駆動手段を駆動制御し、
前記モード選択手段により前記自動演奏モードが選択されているときは、前記演奏データ供給手段により供給された演奏データに応じて、前記合力が前記演奏操作子を押下する駆動力となるように、前記駆動手段を駆動制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の演奏操作子装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記駆動手段に電流を供給することにより、前記駆動手段を駆動制御するものであり、
前記駆動手段は、固定子と可動子を有し、
前記固定子は、前記駆動制御手段から電流が供給されていないときに、前記可動子に対し、前記付勢手段による付勢力よりも大きな初期値の磁気的反力を前記反押下方向に与えるとともに、前記駆動制御手段から電流が供給されることにより、前記磁気的反力の初期値を発生させる磁束分布を打ち消す方向の磁束を発生し、前記駆動制御手段から供給される電流の増加に伴い、前記磁気的反力の初期値から減少した後に再度増加する特性の磁気的反力を、前記可動子に対し、前記反押下方向に与え、
前記可動子は、前記固定子により与えられる磁気的反力を前記演奏操作子に伝達することにより、前記合力が前記押下方向及び前記反押下方向のいずれにもなるようにする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の演奏操作子装置。
【請求項４】
前記駆動手段はソレノイドであり、
前記固定子は前記ソレノイドのコイル、ヨーク、及び、永久磁石を有し、
前記可動子は前記ソレノイドのプランジャを有し、
前記永久磁石は、前記駆動制御手段から前記ソレノイドのコイルに供給される電流により発生する磁束により打ち消される方向の磁束分布を発生することにより、前記プランジャに対し、前記磁気的反力の初期値を前記反押下方向に与えるものである、
ことを特徴とする請求項３に記載の演奏操作子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵盤楽器の鍵やペダルといった演奏操作子に、押下操作とは逆方向の反力を与えることにより、力覚制御と自動演奏とを、同一の装置で選択的に実行できる演奏操作子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鍵盤楽器において、鍵駆動機構を付加することにより、演奏者が演奏時に感じるタッチ感（力覚）を制御したり、演奏者の操作によらないで鍵を自動操作（自動演奏）したりすることが行われている。
１つの鍵盤電子楽器において、上述した力覚制御と自動演奏の双方を実現する装置として次のような従来技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、鍵の往動ソレノイドコイル及びヨークと、鍵の復動ソレノイドコイル及びヨークとを直列配置し、これらのソレノイドコイルの中心を１個のプランジャの通路としたソレノイドを用いる。
このプランジャは、相反する方向に付勢されたスプリングによりバランスがとられた状態で静止位置にある。
駆動電流を供給するソレノイドコイルを選択切換えすることにより、鍵に力覚制御用の反力が与えられたり自動演奏用の駆動力が与えられたりする。
しかし、２つのヨーク、２つのソレノイドコイルを設ける必要があるため、装置の重量増、大型化を招くという問題がある。また、２つのソレノイドコイルがあるために、駆動回路も２つ必要になるという問題がある。
【０００４】
また、特許文献２においては、コイル中心のプランジャ通路に対し、ヨークの上面と下面にエッジがあるソレノイドを用いる。
プランジャの底面がコイル内に入り込み、プランジャの天面がヨークの上面のエッジから突出する位置関係と、逆に、プランジャの天面がコイル内に入り込み、プランジャの底面がヨークの下面のエッジから突出する位置関係がある。カムを使って、ヨークの位置を上下動させてプランジャとコイルとの位置関係を変えることにより、駆動方向を双方向化する。
しかし、カムを駆動する機構が必要となるから、装置高さが大きくなるだけでなく、装置の複雑化を招くという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−２０８５７号公報
【特許文献２】特開平１０−１６１６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、押下操作とは逆方向となる反力の制御を、単純な駆動制御で実現できる演奏操作子装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、請求項１に記載の発明においては、演奏操作子装置において、演奏操作子に対応して設けられ、該演奏操作子を押下方向に回動させる付勢力を発生する付勢手段を有し、駆動制御手段は、演奏操作子に対する、駆動手段による反力と付勢手段による付勢力との合力が、押下方向及び反押下方向のいずれにもなるように前記駆動手段を駆動制御するものである。
従って、演奏操作子に対する合力の方向を反押下方向にすることにより、簡単に力覚制御ができ、この合力の方向を押下方向にすることにより、簡単に自動演奏ができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の演奏操作子装置において、力覚制御モードと自動演奏モードの一方を選択するモード選択手段と、前記演奏操作子の動作状態を検出する動作状態検出手段と、演奏データを供給する演奏データ供給手段を有し、前記駆動制御手段は、前記力覚制御モードが選択されているときは、前記演奏操作子の動作状態に応じて、前記合力が前記演奏者による前記演奏操作子の操作に対する反力となるように、前記駆動手段を駆動制御し、前記自動演奏モードが選択されているときは、演奏データに応じて、前記合力が前記演奏操作子を押下する駆動力となるように、前記駆動手段を駆動制御するものである。
従って、力覚制御モード、自動演奏モードを選択でき、力覚制御モードにおいては、演奏者により操作される演奏操作子の動作状態に応じたタッチ感が創出され、自動演奏モードにおいては、演奏データに応じて演奏操作子が自動操作される。
【０００８】
請求項３に記載の発明においては、請求項１又は２に記載の演奏操作子装置において、前記駆動制御手段は、前記駆動手段に電流を供給することにより、前記駆動手段を駆動制御するものであり、前記駆動手段は、固定子と可動子を有し、前記固定子は、電流が供給されていないときに、前記可動子に対し、前記付勢手段による付勢力よりも大きな初期値の磁気的反力を前記反押下方向に与えるとともに、電流が供給されることにより、前記磁気的反力の初期値を発生させる磁束分布を打ち消す方向の磁束を発生し、前記駆動制御手段から供給される電流の増加に伴い、前記磁気的反力の初期値から減少した後に再度増加する特性の磁気的反力を、前記可動子に対し、前記反押下方向に与え、前記可動子は、前記固定子により与えられる磁気的反力を前記演奏操作子に伝達することにより、前記合力が前記押下方向及び前記反押下方向のいずれにもなるようにするものである。
従って、駆動手段に供給される電流値を増減するという簡単な駆動制御により、演奏操作子に対する合力の方向を制御することができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明においては、請求項３に記載の演奏操作子装置において、前記駆動手段はソレノイドであり、前記固定子は前記ソレノイドのコイル、ヨーク、及び、永久磁石を有し、前記可動子は前記ソレノイドのプランジャを有し、前記永久磁石は、前記ソレノイドのコイルに供給される電流により発生する磁束により打ち消される方向の磁束分布を発生することにより、前記プランジャに対し、前記磁気的反力の初期値を前記反押下方向に与えるものである。
従って、駆動手段を簡単な構成で実現できる。また、ソレノイドのコイルに電流を供給しない状態では電力消費がないため、本演奏操作子装置の平均消費電力が節減される。
【発明の効果】
【００１０】
本願の発明は、押下操作とは逆方向の反力の制御を、単純な駆動制御で実現できるという効果がある。この反力を制御することにより、自動演奏と力覚制御とを選択的に実行できる。
駆動手段は、演奏操作子を一方向（反押下方向）に回動させる反力を発生すればよいので、装置の複雑化や重量増、大型化を招かない。すなわち、従来技術のように、ヨーク及びコイルを２つ設けたり、カム機構を設けたりして、双方向に駆動力を発生するための機構が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の一形態の説明図である。この実施形態は、電子鍵盤楽器の鍵盤に配列された複数の鍵１に本発明を適用したものである。白鍵と黒鍵とは基本的な構造が同じであるため、１つの白鍵について説明する。
鍵１は、その支点部１ａを鍵フレーム２の鍵支持部２ａに支持され、この支点部１ａを中心に、上限ストッパ５及び下限ストッパ６により規制される所定のストローク範囲を、押下方向及び反押下方向に回動して変位する。
図示の例では、上限ストッパ５は鍵フレーム２の後部に、下限ストッパ６は段差部２ｂから一段低い前方部の鍵フレーム２に取り付けられている。
【００１２】
３はソレノイド（駆動手段）であり、複数の各鍵１に対応して個別に設けられ、鍵１を反押下方向（反押鍵方向）に回動させる駆動力（以下、この駆動力がいつも反押下方向であることに着目して反力という）を発生し、その反力を鍵１に伝達する。図示の例では、支点部１ａよりも鍵長手方向後方となる位置において、鍵上面部１ｂにソレノイド３のプランジャヘッド１４ｃ（図３参照）が当接し、反力を鍵１に与える。ソレノイド３の構成については図３を参照して後述する。
【００１３】
一方、４はバネ（付勢手段）であって、複数の各鍵１に対応して設けられ、鍵１を押下方向に回動させる付勢力を発生する。
図示の例では、バネ４は、鍵１と鍵フレーム２との間に設けられた圧縮コイルバネであって、支点部１ａよりも鍵長手方向後方となる位置において鍵１に取り付けられ、鍵１を挟んで、プランジャヘッド１４ｃとは反対方向から、押下方向の付勢力を与える。
静止（離鍵）状態において、鍵１は、後端部１ｃが上限ストッパ５に当接する。
【００１４】
７はセンサ（動作状態検出手段）であって、センサの固定子７ａは鍵フレーム２に固定されている。センサの可動子７ｂは、センサの固定子７ａに対向するように鍵１に取り付けられ、鍵１の押下操作に連動して変位する。センサの固定子７ａは、例えば、センサの可動子７ｂの回動位置を検出する。
図示の例では、センサの固定子７ａは、鍵フレーム２の段差部２ｂの前方と下限ストッパ６との間に配置しているが、この位置に限らない。例えば、ソレノイド３のプランジャ１４にセンサの可動子７ｂを設け、これに対応する位置にセンサの固定子７ａを配置してもよい。
演奏者が演奏する場合、鍵１の押鍵及び離鍵を検出する必要がある。そのため、図示しない鍵スイッチを鍵フレーム２上に配置し、これを鍵１の回動に応じてオンオフさせてもよい。しかし、押鍵及び離鍵は、上述したセンサ７の出力に基づいても検出できる。
【００１５】
図示の演奏操作子装置は、力覚制御モード（通常演奏モード）、自動演奏モードという２つの演奏モードを備える。ソレノイド３の、反押下方向に加わる１方向の反力と、押下方向に加わるバネ４の付勢力を加えた合力を制御することにより、自動演奏と力覚制御の両者が可能となる。
【００１６】
力覚制御モードでは、ソレノイド３により鍵１に与えられる反力（反押下方向）とバネ４により鍵１に与えられる付勢力（押下方向）との合力の方向を、反押下方向にする。その際、センサ７の動作状態検出出力を用いることにより、演奏者による鍵１の操作に対し、鍵１の動作状態、例えば、押鍵深さに応じた大きさの反力を発生する。
図示しない鍵スイッチ又はセンサ７が押鍵操作を検出し、検出された押鍵検出信号に応じて、鍵１に対応した音高の楽音信号が生成されて発音される。
【００１７】
一方、自動演奏モードでは、上述した合力の方向を押下方向にすることにより、演奏データに応じて、鍵１を自動的に押下操作する。
一般的な電子ピアノの場合、自動演奏モードにおける楽音信号の生成は、押鍵操作の検出によることなく、演奏データに応じて直接的に行われる。
しかし、演奏データに応じて自動的に押下操作された鍵１の押鍵操作を、図示しない鍵スイッチ又はセンサ７で検出し、鍵１に対応した音高の楽音信号を発音してもよい。
【００１８】
図２は、図１に示したソレノイド３が発生する反力の特性を模式的に示す説明図である。横軸は、ソレノイド３のコイル１３（図３参照）に流す電流iであり、縦軸はソレノイドが発生する反力fである。図示の特性は実測に基づいたものではない。
ソレノイド３が発生する反力fは、コイルに流す電流iの増加に伴い、最初は減少し、減少の後に再度増加する。すなわち、反力fは、電流iの増加に伴い、反力fが減少する領域（ib以下）と、再び反力fが増加する領域（ib以上）を有する。
ソレノイド３は、電流がia＝0であるＡ点においても反力fa（磁気的反力の初期値）を発生している。反力faの絶対値は、バネ４の付勢力の絶対値（力の方向は逆方向である）よりもわずかに大きくしておく。その結果、コイルに電流iを流さない無通電状態において、鍵１は、その後端部１ｃが上限ストッパ５に当接して位置規制され、鍵１は静止（離鍵）状態にある。
【００１９】
電流がibとなるＢ点で、反力ｆb＝0となる。電流がicとなるＣ点は、その反力がfc＝faとなる点である。電流が増加してidとなるＤ点では反力がfdとなる。
ここで、反力fの大きさ（絶対値）が、バネ４の付勢力（絶対値）よりも大きいときは、反力fとバネ４の付勢力の合力の方向は、反押下方向となる。逆に、反力fの大きさ（絶対値）が、バネ４の付勢力（絶対値）よりも小さいときは、反力fとバネ４の付勢力の合力の方向は、押下方向となる。
【００２０】
図３は、図１に示したソレノイド３の概要構成図である。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）において矢視Ｘ−Ｘ方向を見たときの断面図である。
１１はヨークであり、図示の例では、上面部（上面後部１１ａ1，上面前部１１ａ2）、後面部１１ｂ1、下面部（下面後部１１ｂ2，下面前部１１ｂ3）、前面部１１ｂ4を有した矩形の筒体であり、軟磁性材料で形成されている。
上面部と下面部には、それぞれ、コイルボビン嵌合孔１１ｃ，１１ｄが形成され、コイルボビン１２が嵌め込まれる。
図示の例では、上面部を平板１１ａで形成し、後面部、下面部、前面部は、コの字状に折り曲げられた板状体１１ｂで形成している。平板１１ａと板状体１１ｂとは、図示しない係合凹部と係合突部を形成しておくことにより一体化したり、溶接により一体化したりする。
【００２１】
コイルボビン１２は、円筒状であり、中心にプランジャ挿通孔１２ａを有し、上端近傍と下端近傍に円板状のフランジ１２ｂ，１２ｃが形成されている。
フランジ１２ｂから上端に突出する突出筒部１２ｄが、上述したコイルボビン嵌合孔１１ｃに嵌合され、コイルボビン嵌合孔１１ｃよりも上に出る。一方、フランジ１２ｃから下端に突出する突出筒部１２ｅが、上述したコイルボビン嵌合孔１１ｄに嵌合される。
コイル１３は、コイルボビン１２に巻回され、ヨーク１１に囲まれている。
以上が、ソレノイド３の固定子側の構成である。
【００２２】
これに対し、プランジャ１４は、ソレノイド３の可動子側の構成であって、軟磁性材料で形成された大径のプランジャ胴部１４ａの下端面に、小径のプランジャロッド１４ｂが同芯で結合され、プランジャ胴部１４ａは、プランジャ挿通孔１２ｅに摺動自在に挿通されている。
プランジャ胴部１４ａの軸方向長さは、ヨーク１１の下端面から上端面までの高さよりも短い。プランジャロッド１４ｂの下端は、常に、ヨーク１１の下端面から下に突出しており、ここにプランジャヘッド１４ｃが固定されている。
【００２３】
ここまで説明したソレノイド３の構造は、従来の貫通型ソレノイドの構造と基本的に変わらない。
従来の貫通型ソレノイドでは、コイル１３に直流電流が供給されると、磁束線２１で示す磁気回路がヨーク１１及びプランジャ胴部１４ａをつないで形成される。その際、ヨーク１１の下面後部１１ｂ2と下面前部１１ａ3とにおけるコイルボビン嵌合孔１１ｄの縁部（エッジ）から、プランジャ胴部１４ａの下端面との間の空隙（ギャップ）に磁束線２１が集中する。このような磁束分布により、空隙（ギャップ）を短縮する方向にプランジャ胴部１４ａが移動しようとする磁気的吸引力が働く。従って、図１において、プランジャヘッド１４ｃが、鍵１の後方上面を押し下げる反力を発生する。
【００２４】
図示のソレノイド３においては、一対の板状の永久磁石１５，１６が、それぞれ、ヨーク１１の外周における、後面部１１ｂ1と前面部１１ｂ4に配置されて固着されている。
永久磁石１５、１６は、上述した磁気回路のギャップにおいて、上述した磁束線２１とは逆方向の磁束線２２を発生させるような磁気的なバイアスをかける。
すなわち、ソレノイド３は、コイル１３に流す電流により発生する磁束とは逆方向の磁束を発生する磁気的なバイアスがかかった磁気回路を備えている。この磁気的なバイアスを打ち消す方向に磁束が発生するように、コイル１３に電流を流す。
【００２５】
従って、ヨーク１１におけるコイルボビン嵌合孔１１ｄの縁部から、プランジャ胴部１４ａの下端面との間の空隙において、永久磁石１５，１６による磁束と、コイル１３に流れる電流による磁束とが合成された磁束が集中することになる。その結果、磁気的吸引力の方向は変化しないが、磁気的吸引力の大きさは、合成された磁束に応じて変化する。
その結果、図２に示したようなＶ字状の反力特性が得られる。
なお、図示の例では、永久磁石１５，１６の上部をＮ極、下部をＳ極としているが、上部をＳ極、下部をＮ極とした場合は、コイル１３に流す電流の向きを逆にする。
【００２６】
図２において、Ａ点で示される無通電状態では、永久磁石１５，１６により発生する磁束線２２により、プランジャ胴部１４ａがコイルボビン嵌合孔１１ｄの縁部に磁気的吸引される。
コイル１３に流す電流を徐々に増やして行くと、永久磁石１５，１６により発生する磁束線２２がコイル１３に流す電流による磁束線２１により打ち消されて行き、磁気的吸引力も弱まる。Ｂ点に至ると、磁気的吸引力がなくなり、バネ４の付勢力のみとなる。
【００２７】
さらに、コイル１３に流す電流を増やすと、コイル１３に流す電流による磁束線２１により、プランジャ胴部１４ａがコイルボビン嵌合孔１１ｄの縁部に磁気的吸引される力が大きくなる。
従って、永久磁石１５，１６により発生する磁束線２２と、コイル１３に流れる電流により発生する磁束線２１とは方向が相反するが、いずれも、プランジャ１４に対し、同じ方向の磁気的吸引力を発生する。
なお、組立工程においては、プランジャ１４が飛び出ないようにするストッパを、コイルボビン１２のプランジャ挿通孔１２ｅに差し込んでおけばよい。
【００２８】
図４は、図１〜図３に示した実施形態において、力覚制御モード、自動演奏モードの別に、鍵１の動作状態を示す説明図である。
力覚制御モードにおいては、コイル１３に流す電流iを、例えば、ic以上の範囲で変化するように制御する。バネ４の付勢力よりも大きな反力を鍵１に与えるとともに、センサ７の動作状態検出出力に応じて、電流iの値を制御する。
【００２９】
図４（ａ）は、力覚制御モードにおけるキーオフ状態を示す説明図である。図２のＣ点に対応し、コイル１３を流れる電流により発生する磁束線２１が永久磁石１５，１６による発生する磁束線２２を打ち消すと共に、磁気的吸引力による反力がバネ４による付勢力をわずかに上回り、鍵１に与えられる合力がわずかに反押下方向となる。その結果、鍵１の後端部１ｃが上限ストッパ５に当接して静止（離鍵）状態にある。
【００３０】
図４（ｂ）は、力覚制御モードにおけるキーオン状態を示す説明図である。図２のＤ点に対応する。磁気的吸引力による反力がバネ４による付勢力を大きく上回り、鍵１に与えられる合力が反押下方向となり、演奏者の指３１に反力を与える。
反力は、センサ７による鍵１の動作状態に応じて制御されるから、鍵１の操作に応じて反力の大きさを制御することができる。
演奏者が鍵１を離すと、鍵１は、反力により図４（ａ）に示した静止状態に復帰する。
【００３１】
一方、自動演奏モードにおいては、コイル１３に流す電流iを、例えば、ia〜ibの範囲で変化するように制御する。バネ４の付勢力よりも小さな反力を鍵１に与えるとともに、演奏データに応じて電流iの値を制御する。
図４（ｃ）は、自動演奏モードにおけるキーオフ状態を示す説明図である。図２のＡ点に対応し、ソレノイド３の永久磁石１５，１６による磁気的吸引力がバネ４による付勢力をわずかに上回り、反押下方向の合力が鍵１に与えられて、鍵１の後端部１ｃが上限ストッパ５に当接し、静止（離鍵）状態にある。
【００３２】
図４（ｄ）は、自動演奏モードにおけるキーオンの最終状態を示す説明図である。図２のＢ点に対応し、バネ４による付勢力のみが、鍵１に印加されて、キーオンとなり、最終的には、鍵１が下限ストッパ６に当接する。
この自動演奏モードにおいて、電流値iは、ia＝0とibのオン/オフ制御をすればよい。しかし、演奏データとして、MIDIデータを用いる場合、ノートオンメッセージのベロシティ値に応じて、電流値iをia＝0とibとの中間値をとるようにすれば、図４（ｃ）から図４（ｄ）に至る過程における鍵１の動作状態を制御することもできる。
【００３３】
なお、図２のＣ点では、Ａ点と同じ大きさの反力fa（磁気的反力の初期値）が発生することから、電流値をＣ点とＢ点との間において制御することによっても、自動演奏モードが可能である。しかし、この場合は、静止（離鍵）状態（Ｃ点）においても電力が消費される。
これに対し、上述したＡ点−Ｂ点間で自動演奏をする場合、静止（離鍵）状態（Ａ点）において電力が消費されない利点がある。
また、力覚制御モードにおいて、図２のＣ点−Ｂ点間の電流値を指令する制御をしてもよい。この場合、バネ４により、演奏者の指３１による押下操作力と同じ方向に付勢力が与えられるから、鍵１が沈み込むような特殊な鍵タッチ感を与えることができる。
【００３４】
図５は、図１〜図４に示したソレノイド３に代わる他のソレノイド４０の構造図である。図３（ｂ）と同じ方向から見た断面図である。図中、図３と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。４１〜４４は永久磁石である。
この具体例では、永久磁石４１，４２を、その上端面がヨーク１１の上端面と同一面となるようにして、ヨーク１１の後端面及び前端面に固着し、永久磁石４３，４４を、その下端面がヨーク１１の下端面と同一面となるようにして、ヨーク１１の後端面及び前端面に固着したものである。
【００３５】
永久磁石４１〜４４の極性は、ヨーク１１におけるコイルボビン嵌合孔１１ｄの縁部（エッジ）から、プランジャ胴部１４ａの下端面との間の空隙（ギャップ）において、永久磁石により発生する磁束線２２がコイル１３を流れる電流により発生する磁束線２１を打ち消す方向に設定されている。
従って、ソレノイド４０は、図３に示したソレノイド３と同様に、図２に示した反力特性が得られるから、図１に示したソレノイド３に代えて使用することができる。
【００３６】
図１〜図３、図５を参照して説明したソレノイド３，４０は、そのヨーク１１が平板及び板状体で構成された矩形の筒状体であり、筒の軸方向は紙面に垂直であった。
これに代えて、コイルボビン１２やコイル１３と同様にソレノイドの軸に対して回転対象な形状である、茶筒形状（上底と下底を有する円筒体）であってもよい。
この場合、図３における永久磁石１５，１６は一体化された円筒体となり、図５における永久磁石４１，４２、永久磁石４３，４４は、それぞれ、一体化された輪状体（リング）となる。
【００３７】
図６は、図１に示した実施形態の制御機能を説明するためのブロック図である。
演奏操作子６５は、演奏者の操作による操作力を受けるとともに、付勢部材６６による付勢力と駆動部６４による反力を受けることにより、押下方向又は反押下方向に変位し、一般的には支点を中心にして回動する。
演奏操作子６５は、図７を参照して後述するように、手指で操作する複数の白鍵、黒鍵、足操作するペダル鍵等、各種の鍵である場合の他、ペダル操作子の場合もある。
演奏操作子６５が鍵の場合、通常は、押下操作されたときに演奏操作子６５に対応する音高の発音を指示する信号を出力する。演奏操作子６５がペダルの場合、押下操作されたときに、このペダルに割り当てられた演奏制御機能に対するオン/オフ又は押下深さに応じた制御値を指示する。
以下の説明では、演奏操作子６５が鍵の場合を説明する。
【００３８】
モード選択部６１は、演奏者によるモード選択操作子７５に対する操作に応じて、力覚制御モードと自動演奏モードの一方を選択し、駆動制御部６３に指示する。
演奏データ供給部６２は、演奏データ記憶部７６から読み出した演奏データ、又は、外部装置７７から転送された演奏データを駆動制御部６３に供給する。
【００３９】
駆動制御部６３は、演奏操作子６５に対する、駆動部６４による反力と付勢部材６６による付勢力との合力の方向が、押下方向及び反押下方向のいずれにもなるように駆動部６４を駆動制御する。
駆動制御部６３は、モード選択部６１により力覚制御モードが選択されているときは、動作状態検出部６７により検出された演奏操作子６５の動作状態に応じて、上述した合力が演奏者による演奏操作子６５の操作に対する反力となるように、駆動部６４を駆動制御する。上述した合力の方向は反押下方向になる。
また、駆動制御部６３は、自動演奏モードが選択されているとき、演奏データ供給部６２により供給された演奏データに応じて、上述した合力が演奏操作子６５を押下する駆動力となるように、駆動部６４を駆動制御する。上述した合力の方向は押下方向になる。
【００４０】
駆動部６４は、演奏操作子６５に対応して設けられ、これを反押下方向に回動させる反力を発生し、演奏操作子６５に伝達する。
駆動部６４は、例えば、図１〜図４に示したソレノイド３、図５のソレノイド４０に対応する。駆動部６４は、固定子側にヨーク、コイル、磁気的なバイアスを与える部材（永久磁石）を有し、可動子側にプランジャを有する。
【００４１】
固定子は、図２に示したような反力特性を有する。
固定子は、磁気的なバイアスを与える部材により、駆動制御部６３から電流が供給されていないときに、可動子に対し、付勢部材６６による付勢力よりも大きな初期値の磁気的反力を反押下方向に与える。
固定子は、駆動制御部６３から電流が供給されることにより、磁気的反力の初期値を発生させる磁束分布を打ち消す方向の磁束を発生し、駆動制御部６３から供給される電流の増加に伴い、上述した磁気的駆動力の初期値から減少した後に再度増加する特性の磁気的反力を、可動子に対し、反押下方向に与える。
可動子は、固定子により与えられる磁気的反力を演奏操作子６５に伝達することにより、演奏操作子６５に対する上述した合力の方向が、押下方向及び反押下方向のいずれにもなるようにする。
【００４２】
付勢部材６６は、例えば、図１に示したバネ４であり、演奏操作子６５に対応して設けられ、これを押下方向に変位（回動）させる付勢力を発生する。
しかし、付勢部材６６は、演奏操作子６５を押下方向に付勢するものであれば、バネに限らない。例えば、図１において、鍵１の支点部１ａの前方端１ｄ側を後方端１ｃ側よりも長くしたり、前方端１ｄ側に錘を付けて重くしたりするなどして、鍵（演奏操作子）１の自重により押下方向に付勢することが可能である。
【００４３】
動作状態検出部６７は、演奏操作子６５に対応して設けられ、その動作状態を検出する。動作状態検出部６７は、図１に示したセンサ７に対応する。動作状態とは、演奏操作子６５の特定箇所の変位位置（図１においては、回動位置、回動角度）、演奏操作子６５の特定箇所の移動速度（角速度）、加速度（角加速度）等である。
動作状態検出部６７は、複数の動作状態を検出して、これらに応じた反力を発生させてもよいが、少なくとも、演奏操作子６５の特定箇所の変位位置（回動位置、回動角度）を検出するようにする。
【００４４】
次に、駆動制御部６３の内部構成例を説明する。
駆動制御部６３は、反力情報出力部６８を有し、力覚制御モードが選択されているとき、演奏者が押下操作をしているときの演奏操作子６５の動作状態の検出出力を動作状態検出部６７から入力し、演奏操作子６５に対し駆動部６４が伝達すべき反力の情報として、動作状態の検出出力に対応した反力情報を、力覚制御用制御パターンテーブル６９を参照して出力する。
この力覚制御用制御パターンテーブル６９は、力覚制御のための制御パターン（タッチカーブ）を格納したものであり、動作状態の値、例えば、複数の回動位置を表す各数値、に対して、反力情報の数値を対応させたものである。反力情報は、反力の値と１対１で対応する値であれば、反力の値そのものである必要はない。
【００４５】
一方、自動演奏モードが選択されているとき、反力情報出力部６８は、演奏データ供給部６２から演奏データを供給され、演奏操作子６５に割り当てられた音高の発音を指定する演奏データが入力されたとき、駆動部６４が発生すべき反力の情報として、この演奏データにより指定される、例えば、押下操作強度（ベロシティ）に対応する反力情報を、自動演奏用制御パターンテーブル７０を参照して決定する。
この自動演奏用制御パターンテーブル６９は、自動演奏のための制御パターンを格納したものであり、演奏データにより指定される押下操作強度（ベロシティ）の各数値に対して、反力情報の数値を対応させたものである。
【００４６】
上述した演奏操作子６５に対する反力情報は、指令値出力部７１に入力される。指令値出力部７１は、力覚制御モードが選択されているとき、反力情報に応じて力覚制御用指令値出力テーブル７２を参照し、駆動電流の指令値を駆動電流出力部７４に出力する。駆動電流の指令値は、電流値と１対１で対応する値であれば、電流値そのものである必要はない。
力覚制御用指令値出力テーブル７２は、図２に示した反力特性に基づいて、力覚制御で使用する範囲の各反力情報の値に対する駆動電流値を格納したものである。
【００４７】
指令値出力部７１は、自動演奏モードが選択されているとき、反力情報に応じて自動演奏用指令値出力テーブル７３を参照し、駆動電流の指令値を駆動電流出力部７４に出力する。
自動演奏用指令値出力テーブル７３は、図２に示した反力特性に基づいて、自動演奏で使用する範囲の各反力情報の値に対する駆動電流値を格納したものである。
【００４８】
上述した力覚制御用制御パターンテーブル６９、自動演奏用制御パターンテーブル７０、自動演奏用指令値出力テーブル７２、力覚制御用指令値出力テーブル７３の格納内容は、演奏操作子６５の種類によって異なるだけでなく、同じ鍵盤上の鍵であっても、鍵の音高や鍵の音域等によっても異なるようにすることが望ましい。
なお、駆動部６４も、演奏操作子６５の種類や、鍵の音高、音域等によって、最大定格値が異なるものを用いる場合がある。
【００４９】
また、上述した各テーブルは、格納内容の異なる複数のテーブルを用意しておき、図示を省略した選択操作により、いずれのテーブルを用いるかをユーザが選択してもよい。
例えば、複数種類の力覚制御用制御パターンテーブル６９の中から１つを選択し、アコースティックピアノ特有のタッチ感を得たり、チェンバロ特有のタッチ感を得たりするなど、多様なタッチ感を創出することができる。
【００５０】
なお、自動演奏モードにおいて、供給される演奏データに、押下操作強度の情報が含まれていない場合、又は、押下操作強度を、自動演奏に反映させない場合は、演奏操作子６５が付勢部材６６の付勢力で押下操作されるに十分な一定値、例えば、fb＝0を反力情報としてもよい。
また、自動演奏モードにおいても、演奏操作子６５の動作状態を検出することにより、動作状態を駆動制御にフィードバックしつつ、演奏操作子６５を自動駆動するようにしてもよい。
【００５１】
上述した説明では、力覚制御用制御パターンテーブル６９と自動演奏用制御パターンテーブル７０とを異なるものとした。しかし、演奏データを、動作状態検出部６７から出力される動作状態を示すデータと同じものとすれば、力覚制御用制御パターンテーブル６９と自動演奏用制御パターンテーブル７０とを共通化して１つにすることができる。
【００５２】
駆動電流出力部７４は、駆動電流の指令値に応じた電流を駆動部６４に出力する。例えば、一定周期のパルス波形のデューティ比を、駆動電流の指令値に応じて制御するPWM（パルス幅制御）により、パルス波形の平均電流が駆動電流の指令値に対応するように制御する。
上述した説明では、反力情報出力部６８は、テーブルを参照することにより、反力情報や指令値を出力していた。これに代えて、反力情報出力部６８は、各選択されたモードにおいて、演奏データに含まれる押下操作強度の値、又は、動作状態検出出力の値に基づいて、所定の計算式を用いて演算することにより反力情報を出力してもよい。同様に、指令値出力部７１は、各選択されたモードにおいて、反力情報の値に基づいて、所定の計算式を用いて演算することにより指令値を出力してもよい。
【００５３】
図６においては、演奏操作子６５には、駆動部６４による反力と付勢部材６６による付勢力が与えられている。
従来の電子鍵盤楽器には、鍵と連動して鍵の回動を制御する質量体（ハンマー）を備えたものがある。また、従来の自動演奏ピアノには、ハンマーアクション機構を備えたものがある。このような質量体やハンマーアクション機構等の付加機構を備えていてもよい。
これら従来の付加機構は、演奏操作子６５を反操作方向に付勢するものであるから、バネ４の付勢力は、付加機構の付勢力を考慮して設計する必要がある。
これらの付加機構を演奏操作子６５が備える場合、駆動部６４による力覚制御は、付加機構による力覚制御を補うことができる。また、付加機構による力覚制御では得られない新たな鍵タッチ感触を創出することができる。
【００５４】
図７は、図６に示した機能ブロックにおける駆動制御部を、主としてCPUを用いて実現する場合のハードウエアブロック図である。
バス８１は、CPU（Central Processing Unit）８２をはじめ、複数のハードウエアブロックを相互接続し、CPU８２の制御下でデータやプログラムを、複数のハードウエアブロック間で転送する。
CPU８２は、RAM（Random Access Memory）８４に作業領域を設けてプログラムを実行することにより、複数のハードウエアブロック間の転送、各ハードウエアブロックの機能が統一的に実行されるための全体制御を実行する。
CPU８２は、図６に示した演奏操作子装置において、駆動制御部６３のうち、反力情報出力部６８、指令値出力部７１の機能を実現する。
【００５５】
プログラムは、例えば、フラッシュメモリ（Electrically Erasable and Programmable ROM）８３に記憶されている。曲のテンポに応じた処理など、時間割り込み処理は、タイマ８５により指示される割り込みタイミングで実行される。
プログラムは、HDD（ハード磁気ディスク駆動装置）８６、ROM（Read Only Memory）９６、USB（Universal Serial Bus）メモリ等の外部記憶装置８７に記憶しておくこともできる。
自動演奏用の、曲データや伴奏データは、HDD８６、フラッシュメモリ８３、HDD８６、外部記憶装置８７等の記憶装置に記憶しておくことができる。従って、これらの記憶装置は、図６に示した演奏データ記憶部７６に対応する。
【００５６】
図示の例では、ROM８６に、制御パターンテーブル８６ａ1，８６ａ2，８６ａ3，…、指令値出力テーブル８６ｂ1，８６ｂ2，８６ｂ3，…が記憶される。
従って、図６に示した自動演奏用制御パターンテーブル６９、力覚制御用制御用パターンテーブル７０、自動演奏用指令値出力テーブル７２、力覚制御用指令値出力テーブル７３は、ROM８６に記憶される。これらは、フラッシュメモリ８３に記憶させてもよい。
【００５７】
上述したフラッシュメモリ８３、HDD８６、外部記憶装置８７が記憶するプログラム、データファイル、テーブルは、サーバ装置８８にデータベースとして保存しておき、通信ネットワーク８９、通信インタフェース９０を経由して、ダウンロードすることができる。従って、プログラムやテーブルのアップデートを行ったり、ネットワークサービスを利用して、所望の曲データを購入したりすることができる。
また、LANに接続された外部装置９１から、通信インタフェース９０を経由して、また、他のMIDI機器９２からMIDIインタフェース９３を経由して、上述したサーバ装置８８と同様に、プログラム、データファイル、テーブルをダウンロードすることもできる。
【００５８】
また、他のMIDI機器９２で再生又は演奏されることによりリアルタイムで転送されたMIDI信号をMIDIインタフェース９３を介して入力し、自動演奏することができる。
さらにまた、サーバ装置８８、外部装置９１から、演奏データの転送を受け、RAM８４に一時記憶しつつ、リアルタイムでストリーミング再生することができる。
従って、図６に示した外部装置７７は、他のMIDI機器９２、サーバ装置８８、外部装置９１に対応する。
【００５９】
設定操作子部９４は、操作パネルに配置され、演奏者により選択あるいは設定をするためのスイッチ類、音量レベル等の可変調整をするためのノブ類である。従って、図６に示したモード選択操作子７５も含まれる。
表示制御回路９５は、操作パネルに配置された液晶ディスプレイ、LEDインジケータ等の表示装置９６を制御し、設定操作入力のための表示画像データの転送、点灯制御データの転送をする。
音源回路９７は、一般に音源LSIであって、その仕様に応じて、演奏データ、又は、演奏データに基づいて作成された音源制御パラメータを入力し、入力された演奏データ又は音源制御パラメータに基づいて楽音波形信号を生成し、楽音出力部９８に出力する。楽音出力部９８は、楽音波形信号にリバーブ等の効果を付与して増幅し、スピーカやヘッドホン等に出力する。
【００６０】
演奏操作子１００として、鍵盤装置１０１とペダル操作子１０２とを図示しているが、ペダル操作子１０２のないものもある。
鍵盤装置１０１は、複数の白鍵、黒鍵を備え、ペダル鍵盤を備えるものもある。
ペダル操作子１０２は、足操作で制御する、ダンパーペダル、ソステヌートペダル、ソフトペダル等の演奏操作子である。
【００６１】
鍵盤装置１０１及びペダル装置１０２のブロックにおいて、駆動電流出力部１０３，１０７、駆動装置１０４，１０８、動作状態及び押鍵検出部１０６，動作状態及び押ペダル検出部１１０は、それぞれ、図６に示した、駆動電流出力部７４、駆動部６４、動作状態検出部６７に対応する。これらは、鍵盤１０１、ペダル１０２の本来の押鍵検出、押ペダル検出もする。しかし、本来の押鍵検出、押ペダル検出を別のスイッチ、センサ等で行ってもよい。
【００６２】
力覚制御モードを含む通常演奏時において、動作状態及び押鍵検出部１０６は、使用者による押鍵操作を検出して得た情報（例えば、キーオン、キーオフ検出した鍵の番号、その鍵のベロシティ値等）に基づいて、演奏データ（専用形式のデータ、又は、MIDIメッセージ）を作成し、RAM８４に転送する。CPUはこの演奏データを音源回路９７に出力するか、この演奏データに基づいて作成した音源制御パラメータを音源回路９７に出力する。
一方、鍵を自動押下操作する自動演奏モード、あるいは、鍵を自動押下操作することなく、曲データを自動再生する場合において、HDD８６等の曲データ記憶装置から再生されたり、MIDIインタフェース９３等を介して入力されたりした演奏データ（一般的には、MIDIメッセージ）は、RAM８４に転送され、CPU８２は、この演奏データを音源回路９７に出力するか、この演奏データに基づいて音源パラメータを作成し、この音源パラメータを音源回路９７に出力する。
【００６３】
本発明を適用する演奏操作子６５としては、鍵盤装置１０１とペダル操作子１０２のいずれか一方でもよいし、複数の鍵の一部のもの、複数のペダル操作子の一部のものでもよい。
また、全ての演奏操作子に一律に同じモードを選択する必要はない。例えば、メロディー演奏領域の鍵は力覚制御モードとし、伴奏領域の鍵は自動演奏モードとすることができる。
本発明を適用する装置は、図７に示したような電子鍵盤楽器に限られない。鍵盤の押鍵操作、離鍵操作の情報を外部に出力するだけの鍵盤装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の一形態の説明図である。
【図２】図１に示したソレノイドが発生する反力の特性を模式的に示す説明図である。
【図３】図１に示したソレノイドの概要構成図である。
【図４】図１〜図３に示した実施形態において、力覚制御モード、自動演奏モードの別に、鍵の動作状態を示す説明図である。
【図５】図１〜図４に示したソレノイドに代わる他のソレノイドの構造図である。
【図６】図１に示した実施形態の制御機能を説明するためのブロック図である。
【図７】図６に示した機能ブロックにおける駆動制御部を主としてCPUを用いて実現する場合のハードウエアブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…鍵（演奏操作子）、１ａ…支点部、１ｂ…鍵上面部、１ｃ…後端部、１ｄ…前端部、１ｅ…前方下端、２…鍵フレーム、２ａ…鍵支持部、２ｂ…段差部、３…ソレノイド（駆動手段）、４…バネ（付勢手段）、５…上限ストッパ、６…下限ストッパ、７…センサ（動作状態検出手段）、７ａ…センサの固定子、７ｂ…センサの可動子、
１１…ヨーク（固定子側）、１１ａ…平板、１１ａ1…上面後部、１１ａ2…上面前部、１１ｂ…板状体、１１ｂ1…後面部、１１ｂ2…下面後部、１１ｂ3…下面前部、１１ｂ4…前面部、１１c，１１ｄ…コイルボビン嵌合孔、１２…コイルボビン（固定子側）、１２ａ…プランジャ挿通孔、１２ｂ，１２ｃ…フランジ、１２ｄ，１２ｅ…突出筒部、１３…コイル（固定子側）、１４…プランジャ（可動子）、１４ａ…プランジャ胴部、１４ｂ…プランジャロッド、１４ｃ…プランジャヘッド、１５，１６…永久磁石（固定子側）、２１，２２…磁束線、
３１…指、４０…ソレノイド（駆動手段）、４１〜４４…永久磁石（固定子側）、
６１…モード選択部、６２…演奏データ供給部、６３…駆動制御部、６４…駆動部、６５…演奏操作子、６６…付勢部材、６７…動作状態検出部、７５…モード選択操作子、７６…演奏データ記憶部、７７…外部装置、
８２…CPU（駆動制御部の主要部）、９４…設定操作子部（モード選択手段）、１０１…鍵盤（演奏操作子）、１０２…ペダル操作子（演奏操作子）、１０３，１０７…駆動電流出力部、１０４，１０８…駆動装置（駆動手段）、１０６，１１０…動作状態検出部（動作状態検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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