(57)【要約】【課題】ソレノイドの発生する力の制御性が向上したソレノイドを用いた鍵盤楽器を提供する【解決手段】鍵盤楽器は、プランジャ、及びプランジャが挿入されるコイルを含むソレノイドと、ソレノイドに電圧を印加する駆動装置と、プランジャに連動し、ソレノイドによって発生される力を受ける鍵とを有し、駆動装置は、鍵の押離鍵方向の位置を検出する位置検出装置を含み、鍵が動いている間において、位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、ソレノイドへの印加電圧を変化させて、ソレノイドによって発生される力を変化させる。【選択図】図４
2010237659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャ、及び前記プランジャが挿入されるコイルを含むソレノイドと、
前記ソレノイドに電圧を印加する駆動装置と、
前記プランジャに連動し、前記ソレノイドによって発生される力を受ける鍵と
を有し、
前記駆動装置は、
前記鍵の押離鍵方向の位置を検出する位置検出装置を含み、
前記鍵が動いている間において、前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、前記ソレノイドへの印加電圧を変化させて、前記ソレノイドによって発生される力を変化させる鍵盤楽器。
【請求項２】
前記鍵は、押鍵動作のために前記ソレノイドによって駆動され、
前記ソレノイドは、同ソレノイドに一定電圧が印加され、かつ一定電流が流れた場合に、押鍵動作前の鍵の初期位置よりも押鍵動作後の鍵の終了位置で、前記ソレノイドによって発生される力が大きくなるように、前記プランジャを配置しており、
前記駆動装置は、前記鍵の押鍵途中の第１の鍵位置まで前記ソレノイドへ印加される第１の電圧が、前記第１の鍵位置より後に前記ソレノイドへ印加される第２の電圧よりも高くなるように、前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて前記ソレノイドへの印加電圧を制御する請求項１に記載の鍵盤楽器。
【請求項３】
前記ソレノイドは、演奏者による押鍵に対する反力を前記鍵に与え、
前記駆動装置は、前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、前記鍵の押鍵途中の第１の鍵位置で、前記ソレノイドへの印加電圧を、第１の電圧から、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧へ切り換えて、前記反力を減少させる請求項１に記載の鍵盤楽器。
【請求項４】
前記鍵位置に応じ前記ソレノイドが前記鍵に加えるべき力を規定するプロファイルが予め定められており、前記プロファイルは、第１の鍵位置を挟んで、一方の側から他方の側に向けて前記鍵に加えるべき力が大きくなる傾向を持ち、
前記駆動装置は、
前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、前記ソレノイドに流れる平均電流を調整し、前記プロファイルに従った力を前記ソレノイドに発生させるとともに、
前記一方側で前記ソレノイドに印加される第１の電圧が、前記他方側で前記ソレノイドに印加される第２の電圧よりも低くなるように、前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、前記ソレノイドへの印加電圧を制御し、前記ソレノイドに前記プロファイルに従った力を発生させるために、前記ソレノイドによって発生される最大の力を変化させる請求項１に記載の鍵盤楽器。
【請求項５】
前記駆動装置は、
前記ソレノイドによって発生される力を前記プロファイルに従って変化させるために、前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、ＰＷＭ信号のためのデューティ比を出力するデューティ比出力回路と、
前記デューティ比出力回路から出力された前記デューティ比を有するＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路と
を含み、
前記ＰＷＭ信号により、前記デューティ比に応じて前記ソレノイドに流れる平均電流を調整する請求項４に記載の鍵盤楽器。
【請求項６】
前記プロファイルは、前記鍵の押鍵に対する反力を定めており、前記反力は、前記第１の鍵位置よりも押鍵の深い側で大きくなる傾向を持ち、
前記ソレノイドは、同ソレノイドに一定電圧が印加され、かつ一定電流が流れた場合に、押鍵動作前の鍵の初期位置の方が、押鍵動作後の鍵の終了位置よりも、前記ソレノイドによって発生される力が大きくなるように、前記プランジャを配置している請求項４または５に記載の鍵盤楽器。
【請求項７】
前記鍵位置に応じ前記ソレノイドによって発生される最大の力を規定する第１のプロファイルが予め定められており、
前記駆動装置は、前記ソレノイドによって発生される最大の力を前記第１のプロファイルに従って変化させるために、前記位置検出装置で検出された鍵位置に応じて、前記ソレノイドへ印加する実効電圧を制御する請求項１に記載の鍵盤楽器。
【請求項８】
前記第１のプロファイルは、前記ソレノイドに一定電圧が印加され、かつ一定電流が流れた場合に、前記ソレノイドによって発生される前記鍵位置に応じて変化する力に比べて、前記鍵位置が変化しても前記ソレノイドによって発生される力が一定に近くなる傾向を有する請求項７に記載の鍵盤楽器。
【請求項９】
前記駆動装置は、
前記ソレノイドによって発生される最大の力を前記第１のプロファイルに従って変化させるために、前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、ＰＷＭ信号のための第１のデューティ比を出力する第１のデューティ比出力回路と、
前記第１のデューティ比出力回路から出力された第１のデューティ比を有する第１のＰＷＭ信号を発生する第１のＰＷＭ信号発生回路と
を含み、
前記第１のＰＷＭ信号により、前記第１のデューティ比に応じて前記ソレノイドに印加される実効電圧を制御する請求項７または８に記載の鍵盤楽器。
【請求項１０】
前記鍵の鍵位置に応じ、前記第１のプロファイルの範囲内の力で、前記ソレノイドが前記鍵に加えるべき力を規定する第２のプロファイルが予め定められており、
前記駆動装置は、さらに、
前記ソレノイドによって発生される力を前記第２のプロファイルに従って変化させるために、前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、ＰＷＭ信号のための第２のデューティ比を出力する第２のデューティ比出力回路と、
前記第２のデューティ比出力回路から出力された第２のデューティ比を有する第２のＰＷＭ信号を発生させる第２のＰＷＭ信号発生回路と
を含み、
前記第２のＰＷＭ信号により、前記第２のデューティ比に応じて前記ソレノイドに流れる平均電流を調整して、前記第２のプロファイルに従った力を前記ソレノイドに発生させる請求項７〜９のいずれか１項に記載の鍵盤楽器。
【請求項１１】
プランジャ、及び前記プランジャが挿入されるコイルを含むソレノイドと、
前記ソレノイドに電圧を印加する駆動装置と、
前記プランジャに連動し、前記ソレノイドによって発生される力を受ける運動部材と
を有し、
前記駆動装置は、
前記運動部材の位置を検出する位置検出装置を含み、
前記運動部材が動いている間において、前記位置検出装置によって検出された運動部材の位置に応じて、前記ソレノイドへの印加電圧を変化させて、前記ソレノイドによって発生される力を変化させるソレノイド駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵盤楽器及びソレノイド駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動演奏を行う鍵盤楽器の押鍵駆動機構として、ソレノイドが用いられている（例えば、特許文献１参照）。押鍵動作後の終了位置（以下、エンド位置という）で鍵を保持するのに大きな力を得るため、押鍵動作前の鍵の初期位置（以下、レスト位置という）よりもエンド位置でソレノイドによって発生される力（以下、ソレノイド力という）が大きくなるように（すなわち、ソレノイドの効率が良くなるように）、ソレノイドが設計されることが多い。しかし、一方、鍵がレスト位置近傍にある状態でソレノイド力が小さいと、押鍵駆動初期の応答性が悪くなり、速いパッセージの演奏表現が難しくなる。
【０００３】
その他例えば、演奏者の押鍵に対する力覚付与のためにも、ソレノイドが用いられる。例えば鍵盤楽器の演奏表現をより豊かにするために、ソレノイド力の制御性を向上させることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７９９７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、ソレノイド力の制御性が向上したソレノイドを用いた鍵盤楽器、及びそのようなソレノイドの駆動機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、プランジャ、及び前記プランジャが挿入されるコイルを含むソレノイドと、前記ソレノイドに電圧を印加する駆動装置と、前記プランジャに連動し、前記ソレノイドによって発生される力を受ける鍵とを有し、前記駆動装置は、前記鍵の押離鍵方向の位置を検出する位置検出装置を含み、前記鍵が動いている間において、前記位置検出装置によって検出された鍵位置に応じて、前記ソレノイドへの印加電圧を変化させて、前記ソレノイドによって発生される力を変化させる鍵盤楽器が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
鍵位置に応じて、ソレノイドへの印加電圧を変化させ、ソレノイドによって発生される力を変化させることにより、例えば、自動演奏の押鍵駆動や、演奏者の押鍵に対し付与する力覚の制御性向上が図られ、鍵盤楽器の演奏表現をより豊かにできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、第１の実施例の鍵盤楽器の、レスト位置及びエンド位置にある鍵を示す概略断面図である。
【図２】図２は、第１の実施例のソレノイド駆動装置の概略構成を示す等価回路図である。
【図３】図３は、第１の実施例のソレノイドの駆動方法を概略的に示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、第１の実施例の、押鍵時の鍵位置とソレノイド力との関係を概略的に示すグラフである。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、第２（〜第４）の実施例の鍵盤楽器の、レスト位置及びエンド位置にある鍵を示す概略断面図である。
【図６】図６は、第２の実施例のソレノイド駆動装置の概略構成を示す等価回路図である。
【図７】図７は、第２の実施例のソレノイドの駆動方法を概略的に示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、第２の実施例の、押鍵時の鍵位置とソレノイド力との関係を概略的に示すグラフである。
【図９】図９は、第３の実施例のソレノイド駆動装置の概略構成を示す等価回路図である。
【図１０】図１０は、第３の実施例のソレノイドの駆動方法を概略的に示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、第３の実施例の、押鍵時の鍵位置と、最大のソレノイド力及び反力との関係を概略的に示すグラフである。
【図１２】図１２は、第４の実施例のソレノイド駆動装置の概略構成を示す等価回路図である。
【図１３】図１３は、第４の実施例のソレノイドの駆動方法を概略的に示すタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、第４の実施例の、押鍵時の鍵位置と、最大のソレノイド力及び反力との関係を概略的に示すグラフである。
【図１５】図１５Ａ及び図１５Ｂは、それぞれ、その他の実施例の鍵盤楽器の、レスト位置及びエンド位置にある鍵を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ａ．第１の実施例
まず、本発明の第１の実施例による鍵盤楽器について説明する。第１の実施例の鍵盤楽器は、自動演奏（自動押鍵）を行なうものである。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、押鍵動作前の初期位置（すなわち、レスト位置）及び押鍵動作後の終了位置（すなわち、エンド位置）にある鍵を示す概略断面図である。鍵盤楽器は多数の鍵（例えば８８鍵）を含むが、１つの鍵を代表させて図示する。
【００１１】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、鍵１が、支点２の回りに回動する。鍵１に対し演奏者側（図示右側）を前方と呼ぶこととする。支点２に対して鍵１の後方の下方に、ソレノイド３が配置されている。
【００１２】
ソレノイド３は、プランジャ３ａと、コイル３ｂと、ヨーク３ｃと、連動棒（連動部材）３ｄとを含む。プランジャ３ａは、例えば鉄を用いた磁性体部材からなり、コイル３ｂに挿入され、上下方向に移動可能である。
【００１３】
コイル３ｂに通電することにより、磁束が発生して、プランジャ３ａをコイル３ｂ内に引き込む力が生じ、プランジャ３ａは動かされる。ヨーク３ｃが、磁気回路形成のために、コイル３ｂの上下側と外側側方を覆って配置される。連動棒３ｄは、例えばプラスチックや真鍮等の非磁性体で形成される。連動棒３ｄに、プランジャ３ａが取り付けられている。なお、連動棒とプランジャとを鉄等で一体形成して、プランジャ部分を吸引するようにすることもできる。
【００１４】
コイル３ｂに対して一定電圧が印加され、かつ一定電流が流れるとき、プランジャ３ａが、コイル３ｂに深く引き込まれているほど（プランジャ３ａとヨーク３ｃとのギャップが狭いほど）、ソレノイド３によって発生される力（すなわち、ソレノイド力）が大きい。
【００１５】
第１の実施例のソレノイド３は、通電によってプランジャ３ａが上方に押し出されるプッシュ型である。連動棒３ｄが、プランジャ３ａと鍵１とを結合し、プランジャ３ａと鍵１の動きを連動させる。ソレノイド駆動装置４が、ソレノイド３を駆動する。
【００１６】
鍵１がエンド位置にあるときは、プランジャ３ａはコイル３ｂ内に最も深く引き込まれた状態となる。鍵１がレスト位置にあるときは、プランジャ３ａは下方からコイル３ｂに途中まで引き込まれた状態となる。これらの場合、コイル３ｂに対して常に一定電圧が印加され、かつ一定電流が流れている条件下では、鍵１がエンド位置にあるとき、ソレノイド力は最大である。すなわちソレノイド３の効率が最大となる。また、前記同一条件下で、鍵１がレスト位置にあるとき、ソレノイド力は鍵１がエンド位置にあるときのそれよりも小さい。
【００１７】
鍵１がレスト位置にある状態で、コイル３ｂへの通電が開始されると、プランジャ３ａにより連動棒３ｄを介して鍵１が下方から押され、押鍵動作が行なわれる。鍵１がエンド位置に到達した後も引き続き、コイル３ｂへの通電を続けることにより、鍵１が押し込まれた状態を維持して、音が持続する演奏表現がなされる。なお、鍵１のレスト位置への鍵復帰手段は、例えばバネや重り等で実現でき、それによって鍵１の復帰がなされる。
【００１８】
エンド位置に鍵１が押し込まれた状態の維持に大きな力を使えるようにするため、鍵１がエンド位置にあるときソレノイド力が大きくなっていることは好ましい。その反面、鍵１がレスト位置にあるときのソレノイド力が小さければ、鍵１の押鍵初期の動きを速くできず、速いパッセージの演奏表現が難しい。第１の実施例では、以下に説明するように、鍵１がレスト位置近傍にある状態における、ソレノイド力の向上を図る。
【００１９】
次に、第１の実施例のソレノイド駆動装置４の構成及びソレノイドの駆動方法について説明する。
【００２０】
図２は、第１の実施例のソレノイド駆動装置４の概略構成を示す等価回路図である。自動演奏装置１１が、自動演奏データＫ０を出力する。自動演奏データＫ０は、ノート情報、キーオンタイミング情報、及びキーオフタイミング情報を含む。キーイング信号生成回路１２が、自動演奏データＫ０から、キーオンタイミングで立ち上がり、キーオフタイミングで立ち下がるキーイング信号Ｋ１１を生成する。なお、自動演奏データＫ０は、音源装置１０１にも出力され、音源装置１０１が自動演奏データＫ０に基づいて楽音を再生する。
【００２１】
ソレノイド３のプランジャ３ａの位置（あるいは、それに連動する連動棒３ｄ、鍵１等の部材の位置）を検出する位置検出装置１３が、レスト位置からエンド位置までに対応する押離鍵方向の鍵１の位置を検出して、鍵位置を表す鍵位置信号ｘ１を出力する。位置検出装置１３として、磁気位置センサ等を用いることができる。
【００２２】
切替位置信号生成回路１４は、位置検出装置１３から出力された鍵位置信号ｘ１を受けて、切替位置信号Ｓ１１を生成する。鍵１のレスト位置からエンド位置までの途中（例えば中央）に、切替位置が設定されている。切替位置信号Ｓ１１は、押鍵時に切替位置で立ち上がり、離鍵時に切替位置で立ち下がる。
【００２３】
電圧切替信号生成回路１５は、例えばアンド回路で構成されており、キーイング信号Ｋ１１及び切替位置信号Ｓ１１を入力として、そのアンドの演算結果である電圧切替信号Ｔ１１を出力する。すなわち、電圧切替信号Ｔ１１は、キーイング信号Ｋ１１及び切替位置信号Ｓ１１の両者が立ち上がっているときに立ち上がっている信号であり、押鍵時に切替位置到達タイミングで立ち上がり、離鍵時にキーオフのタイミングで立ち下がる。
【００２４】
電圧切替信号Ｔ１１が、抵抗１６を介して、ｐｎｐトランジスタ１７のベースに印加される。ｐｎｐトランジスタ１７のエミッタ及びコレクタがそれぞれ、高電源電圧ＶＨ１及びソレノイド３（のコイル３ａの）電源電圧側端子１８に接続されている。
【００２５】
高電源電圧ＶＨ１よりも低い低電源電圧ＶＬ１が、ダイオード２１を介して、ソレノイド３の電源電圧側端子１８に接続されている。この場合、ダイオード２１のｐ極が低電源電圧ＶＬ１に接続され、ダイオードのｎ極がソレノイド３の電源電圧側端子１８に接続されている。また、ダイオード２１のｎ極はキャパシタ２２の一方の端子に接続され、キャパシタ２２の他方の端子が接地されている。
【００２６】
キーイング信号Ｋ１１が、通電切替信号Ｔ１２として、抵抗２３を介して、ｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加される。ｎｐｎトランジスタ２４のコレクタが、ソレノイド３の（コイル３ａの）接地電圧側端子１９に接続され、ｎｐｎトランジスタ２４のエミッタが、接地されている。
【００２７】
さらに、ソレノイド３の接地電圧側端子１９が、保護用のダイオード２０を介して、高電源電圧ＶＨ１に接続されている。この場合、ダイオード２０のｐ極がソレノイド３の接地電圧側端子１９に接続され、ダイオード２０のｎ極が高電源電圧ＶＨ１に接続されている。
【００２８】
次に、さらに図３も参照して、第１の実施例のソレノイドの駆動方法について説明する。
【００２９】
図３は、第１の実施例のソレノイドの駆動方法を概略的に示すタイミングチャートである。キーイング信号Ｋ１１（通電切替信号Ｔ１２）、鍵位置ｘ１、切替位置信号Ｓ１１、電圧切替信号Ｔ１１、及び、ソレノイド３の電源電圧側端子１８へ接続される電源電圧Ｖ１を示す。
【００３０】
時刻ｔ１０が、キーオンのタイミングであり、時刻ｔ１０でキーイング信号Ｋ１１及び通電切替信号Ｔ１２が立ち上がる。また、時刻ｔ１３が、キーオフのタイミングであり、時刻ｔ１３でキーイング信号Ｋ１１及び通電切替信号Ｔ１２が立ち下がる。時刻ｔ１０から時刻ｔ１３まで、ｎｐｎトランジスタ２４がオンとなり、ソレノイド３の接地電圧側端子１９が接地され、ソレノイド３が通電可能となる。
【００３１】
一方、時刻ｔ１０では、鍵位置ｘ１が切替位置に達しておらず、切替位置信号Ｓ１１は立ち下がっており、電圧切替信号Ｔ１１も立ち下がっている。電圧切替信号Ｔ１１が立ち下がっているとき、ｐｎｐトランジスタ１７はオンしており、高電源電圧ＶＨ１がソレノイド３の電源電圧側端子１８に接続される。なお、電源電圧側端子１８と低電源電圧ＶＬ１との間のダイオード２１には逆バイアスが印加される。時刻ｔ１０から時刻ｔ１１まで、ソレノイド３に高電源電圧ＶＨ１が印加されて、通電が行なわれる。
【００３２】
時刻ｔ１１に、鍵位置ｘ１が切替位置に達して、切替位置信号Ｓ１１が立ち上がると、電圧切替信号Ｔ１１も立ち上がり、電圧切替信号Ｔ１１が高電源電圧ＶＨ１と同電圧になり、ｐｎｐトランジスタ１７がオフして、低電源電圧ＶＬ１がソレノイド３の電源電圧側端子１８に接続される。ｐｎｐトランジスタ１７がオフになった時刻ｔ１１から、キーオフタイミングの時刻ｔ１３まで、ソレノイド３に低電源電圧ＶＬ１が印加されて、通電が行なわれる。
【００３３】
鍵位置ｘ１が、時刻ｔ１２にエンド位置に達し、時刻ｔ１３までエンド位置で維持される。鍵がエンド位置で保持されている間、ｐｎｐトランジスタ１７はオフであり、低電源電圧ＶＬ１がソレノイド３に印加される。
【００３４】
時刻ｔ１３のキーオフタイミングで、キーイング信号Ｋ１１及び通電切替信号Ｔ１２が立ち下がって、ソレノイド３の通電が終了する。時刻ｔ１３で、電圧切替信号Ｔ１１も立ち下がり、ｐｎｐトランジスタ１７がオンし、ソレノイド３の電源電圧側端子１８に接続される電源電圧Ｖ１が、低電源電圧ＶＬ１から高電源電圧ＶＨ１に切り替わる。時刻ｔ１３以後は、通電切替信号Ｔ１２が立ち下がっているので、ソレノイド３の通電が行なわれない。なお、通電時間帯外の電圧Ｖ１を点線で示す。
【００３５】
時刻ｔ１４に、鍵位置ｘ１が、エンド位置側から切替位置に戻り、切替位置信号Ｓ１１が立ち下がる。時刻ｔ１５に、鍵位置ｘ１がレスト位置に戻る。
【００３６】
図４は、第１の実施例の、押鍵時の鍵位置とソレノイド力との関係を概略的に示すグラフである。曲線ＣＨ１が、ソレノイド３の電源電圧側端子１８に高電源電圧ＶＨ１を印加し、かつ一定電流を流した場合のソレノイド力を示す。曲線ＣＬ１が、ソレノイド３の電源電圧側端子１８に低電源電圧ＶＬ１を印加し、かつ一定電流を流した場合のソレノイド力を示す。実線で示すように、切替位置で曲線ＣＨ１から曲線ＣＬ１に切り替わる曲線Ｃ１が、第１の実施例のソレノイド駆動方法のソレノイド力を示す。
【００３７】
上述のように、第１の実施例のソレノイドの特性としては、ソレノイド３に対して一定電圧が印加され、かつ一定電流が流れているとき、鍵１がレスト位置にある場合よりも、鍵１がエンド位置にある場合の方が、ソレノイド力が大きくなる。
【００３８】
まず、レスト位置からエンド位置まで一定に低電源電圧ＶＬ１を印加した場合を、比較例とする。
【００３９】
切替位置からエンド位置まで（エンド位置近傍で）、十分なソレノイド力が得られるように、低電源電圧ＶＬ１の大きさが選択されている。しかし、低電源電圧ＶＬ１では、レスト位置から切替位置までは（レスト位置近傍で）、十分なソレノイド力が得られない。
【００４０】
第１の実施例のソレノイド駆動方法では、レスト位置から切替位置まで、ソレノイドに十分に高い高電源電圧ＶＨ１を印加することにより、所望の大きなソレノイド力を得ることができる。従って、例えばレスト位置近傍におけるソレノイド力の向上が図られ、鍵１の応答性が上がる。例えば早いパッセージの演奏表現が容易になる。
【００４１】
また、別の比較例として、レスト位置からエンド位置まで一定の高電源電圧ＶＨ１を印加した場合を考える。
【００４２】
レスト位置から切替位置まで（レスト位置近傍で）、十分なソレノイド力が得られるように、高電源電圧ＶＨ１の大きさが選択されている。しかし、切替位置からエンド位置までは、必要以上に高い電圧でソレノイド３が駆動されることとなり、例えば消費電力抑制の観点で望ましくない。
【００４３】
第１の実施例のソレノイド駆動方法では、切替位置からエンド位置まで、必要なソレノイド力が得られる範囲で、低い低電源電圧ＶＬ１を印加することにより、例えば消費電力抑制が図られる。
【００４４】
ｂ．第２の実施例
次に、第２の実施例による鍵盤楽器について説明する。第２の実施例の鍵盤楽器は、演奏者による押鍵に対し力覚（反力）を付与するものである。
【００４５】
図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、レスト位置及びエンド位置にある鍵を示す概略断面図である。多数の鍵のうち１つを代表させて図示する。
【００４６】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、鍵１が、支点２の回りに回動する。支点２に対して鍵１の後方の下方に、ソレノイド３３が配置されており、ソレノイド３３が、プランジャ３３ａと、コイル３３ｂと、ヨーク３３ｃと、連動棒３３ｄとを含む点は、第１の実施例と同様である。
【００４７】
ただし、第１の実施例の自動演奏用のソレノイド３は、通電によってプランジャ３ａが上方に押し出されるプッシュ型であったが、反力付与用のソレノイド３３は、通電によりプランジャ３３ａが下方に引っ張られるプル型である。連動棒３３ｄが、プランジャ３３ａと鍵１とを結合し、プランジャ３３ａと鍵１の動きを連動させる。
【００４８】
第２の実施例の反力付与用のソレノイド３３では、鍵１がレスト位置にあるとき、プランジャ３３ａはコイル３３ｂ内に最も引き込まれた状態となる。鍵１がエンド位置にあるとき、プランジャ３３ａは上方からコイル３３ｂに途中まで引き込まれた状態（プランジャ３３ａがコイル３３ｂから上方に突き出した状態）となる。これらの場合、コイル３３ｂに対して常に一定電圧が印加され、かつ一定電流が流れている条件下では、鍵１がレスト位置にあるとき、ソレノイド力は最大である。すなわちソレノイド３３の効率が最大となる。また、前記同一条件下で、鍵１がエンド位置にあるとき、ソレノイド力は鍵１がレスト位置にあるときのそれよりも小さい。
【００４９】
鍵１がレスト位置にある状態で、演奏者の指３５が、支点２の前方で、鍵１を下方に押す。押鍵が開始されたら、コイル３３ｂへの通電を開始することにより、鍵１が下方に引っ張られ、押鍵に対して反力が付与される。所望の反力が付与されるように、ソレノイド駆動装置３４が、ソレノイド３３を駆動する。
【００５０】
次に、第２の実施例のソレノイド駆動装置３４の構成及びソレノイドの駆動方法について説明する。
【００５１】
図６は、第２の実施例のソレノイド駆動装置３４の概略構成を示す等価回路図である。演奏者の押鍵動作によって、押鍵が開始される。ソレノイド３３のプランジャの位置（あるいは、それに連動する連動棒、鍵等の部材の位置）を検出する位置検出装置４１が、レスト位置からエンド位置までに対応する押離鍵方向の鍵位置を検出して、鍵位置を表す鍵位置信号ｘ２を出力する。位置検出装置４１として、磁気位置センサ等を用いることができる。  
【００５２】
電圧切替信号生成回路４２は、位置検出装置４１から出力された鍵位置信号ｘ２を受けて、電圧切替信号Ｔ２１を生成する。鍵１のレスト位置からエンド位置までの途中（例えば中央）に、切替位置が設定されている。電圧切替信号Ｔ２１は、押鍵時に切替位置で立ち上がり、離鍵時に切替位置で立ち下がる。
【００５３】
電圧切替信号Ｔ２１が、抵抗１６を介して、ｐｎｐトランジスタ１７のベースに印加される。ｐｎｐトランジスタ１７のエミッタ及びコレクタがそれぞれ、高電源電圧ＶＨ２及びソレノイド３３（コイル３３ａ）の電源電圧側端子１８に接続されている。
【００５４】
高電源電圧ＶＨ２よりも低い低電源電圧ＶＬ２が、ダイオード２１を介して、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続されている。この場合、ダイオード２１のｐ極が低電圧電源ＶＬ２に接続され、ダイオード２１のｎ極がソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続されている。また、ダイオード２１のｎ極はキャパシタ２２の一方の端子に接続され、キャパシタ２２の他方の端子が接地されている。
【００５５】
通電切替信号生成回路４３は、位置検出装置４１から出力された鍵位置信号ｘ２を受けて、通電切替信号Ｔ２２を生成する。レスト位置から微小に押された鍵１の位置が、押鍵検出位置として設定されている。通電切替信号Ｔ２２は、押鍵時に押鍵検出位置で立ち上がり、離鍵時に押鍵検出位置で立ち下がる。
【００５６】
通電切替信号Ｔ２２は、抵抗２３を介して、ｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加される。ｎｐｎトランジスタ２４のコレクタが、ソレノイド３３（コイル３３ａ）の接地電圧側端子１９に接続され、ｎｐｎトランジスタ２４のエミッタが、接地されている。
【００５７】
さらに、ソレノイド３３の接地電圧側端子１９が、保護用のダイオード２０を介して、高電源電圧ＶＨ２に接続されている。この場合、ダイオード２０のｐ極がソレノイド３３の接地電圧側端子１９に接続され、ダイオード２０のｎ極が高電源電圧ＶＨ２に接続されている。
【００５８】
なお、抵抗１６、ｐｎｐトランジスタ１７、ダイオード２０、２１、キャパシタ２２、抵抗２３、ｎｐｎトランジスタ２４の接続構成は、第１の実施例と同様であるので、同様の参照番号を付している。しかし、各素子の特性は、本実施例に合わせて適宜選択され、第１の実施例と同一とは限らない。
【００５９】
次に、さらに図７も参照して、第２の実施例のソレノイドの駆動方法について説明する。
【００６０】
図７は、第２の実施例のソレノイドの駆動方法を概略的に示すタイミングチャートである。鍵位置ｘ２、電圧切替信号Ｔ２１、通電切替信号Ｔ２２、及び、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８へ接続される電源電圧Ｖ２を示す。
【００６１】
時刻ｔ２０に、演奏者が押鍵を開始する。時刻ｔ２１で、鍵位置ｘ２が、押鍵検出位置に達し、通電切替信号Ｔ２２が立ち上がる。また、離鍵時の時刻ｔ２６に、鍵位置ｘ２がエンド位置側から押鍵検出位置（押鍵初期位置）まで戻り、通電切替信号Ｔ２２が立ち下がる。時刻ｔ２１から時刻ｔ２６まで、ｎｐｎトランジスタ２４がオンとなり、ソレノイド３３の接地電圧側端子１９が接地され、ソレノイド３３が通電可能となる。
【００６２】
一方、時刻ｔ２１では、鍵位置ｘ２が切替位置に達しておらず、電圧切替信号Ｔ２１は立ち下がっており、ｐｎｐトランジスタ１７がオンであり、高電源電圧ＶＨ２がソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続される。なお、電源電圧側端子１８と低電源電圧ＶＬ２との間のダイオード２１には逆バイアスが印加される。時刻ｔ２１から時刻ｔ２２まで、ソレノイド３３に高電源電圧ＶＨ２が印加されて、通電が行なわれる。
【００６３】
時刻ｔ２２に、鍵位置ｘ２が切替位置に達して、電圧切替信号Ｔ２１が立ち上がり、ｐｎｐトランジスタ１７がオフして、低電源電圧ＶＬ２がソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続される。鍵位置ｘ２が、時刻ｔ２３にエンド位置に達し、時刻ｔ２４までエンド位置で維持される。
【００６４】
時刻２４に、離鍵動作が開始され、時刻ｔ２５に、鍵位置ｘ２がエンド位置側から切替位置に戻る。時刻ｔ２２から時刻ｔ２５まで、ソレノイド３３に低電源電圧ＶＬ２が印加されて、通電が行なわれる。時刻ｔ２５に、電圧切替信号Ｔ２１が立ち下がり、ｐｎｐトランジスタ１７がオンし、ソレノイド３の電源電圧側端子１８に接続される電源電圧Ｖ２が、低電源電圧ＶＬ２から高電源電圧ＶＨ２に切り替わる。
【００６５】
時刻ｔ２６で、鍵位置ｘ２がエンド位置側から押鍵検出位置に戻って、通電切替信号Ｔ２２が立ち下がり、ソレノイド３３の通電が終了する。なお、通電時間帯外の電圧Ｖ２を点線で示す。時刻ｔ２７に、鍵位置ｘ２がレスト位置に戻る。
【００６６】
図８は、第２の実施例の、押鍵時の鍵位置とソレノイド力との関係を概略的に示すグラフである。曲線ＣＨ２が、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に高電源電圧ＶＨ２を印加し、かつ一定電流を流した場合のソレノイド力を示す。曲線ＣＬ２が、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に低電源電圧ＶＬ２を印加し、かつ一定電流を流した場合のソレノイド力を示す。実線で示すように、切替位置で曲線ＣＨ２から曲線ＣＬ２に切り替わる曲線Ｃ２が、第２の実施例のソレノイド駆動方法のソレノイド力を示す。
【００６７】
第２の実施例のソレノイド駆動方法では、押鍵時に切替位置で、電源電圧Ｖ２を高電源電圧ＶＨ２から低電源電圧ＶＬ２に低下させる。これにより、ハンマーを駆動する駆動機構等を持たない鍵盤楽器であっても、押鍵途中で反力を急減少させることができ、トラッカータッチと呼ばれる力覚を、演奏者に与えることができる。
【００６８】
ｃ．第３の実施例
次に、第３の実施例による鍵盤楽器について説明する。第３の実施例の鍵盤楽器は、第２の実施例と同様に、演奏者による押鍵に対し力覚（反力）を付与するものである。鍵とソレノイドの配置関係は、第２の実施例と共通であり、図５に示される。
【００６９】
ただし、第３の実施例は、鍵位置に応じて定められた反力のプロファイルに基づいて、演奏者の押鍵に対する反力を付与する。プロファイルに従った反力は、ソレノイド３３に流す平均電流を調整することにより発生させられる。
【００７０】
ソレノイドに通電する状態と通電しない状態を繰り返し切り換えて、ソレノイド３３に流れる平均電流を変化させることにより、一定電流（直流）を流した場合のソレノイド力を最大として、ソレノイド３３の発生する力を調整することができる。
【００７１】
一方で、鍵位置に応じて、第２の実施例と同様に、ソレノイドの印加電圧を切り替えることにより、最大のソレノイド力も変化させる。ソレノイド駆動装置３４が、このような駆動を行う。  
【００７２】
図９は、第３の実施例のソレノイド駆動装置３４の概略構成を示す等価回路図である。抵抗１６、ｐｎｐトランジスタ１７、ダイオード２０、２１、キャパシタ２２、抵抗２３、ｎｐｎトランジスタ２４の接続構成は、第２の実施例と同様である。なお、各素子の特性は、本実施例に合わせて適宜選択され、第２の実施例と同一とは限らない。
【００７３】
以下、ｐｎｐトランジスタ１７のベースに印加される制御信号Ｔ３１、及びｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加される制御信号Ｔ３２について説明する。
【００７４】
演奏者の押鍵動作によって、押鍵が開始される。位置検出装置５１が、鍵位置を検出して、鍵位置を表す鍵位置信号ｘ３を出力する。電圧切替信号生成回路５２は、位置検出装置５１から出力された鍵位置信号ｘ３を受けて、電圧切替信号Ｔ３１を生成する。
【００７５】
レスト位置からエンド位置までの途中（例えば中央）に切替位置が設定されており、電圧切替信号Ｔ３１は、押鍵時に切替位置で立ち下がり、離鍵時に切替位置で立ち上がる。電圧切替信号Ｔ３１が、ｐｎｐトランジスタ１７のベースに印加される。
【００７６】
ｐｎｐトランジスタ１７のエミッタ及びコレクタがそれぞれ、高電源電圧ＶＨ３及びソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続されている。高電源電圧ＶＨ３よりも低い低電源電圧ＶＬ３が、ダイオード２１を介して、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続されている。この場合、ダイオード２１のｐ極が低電圧電源ＶＬ３に接続され、ダイオード２１のｎ極がソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続されている。
【００７７】
位置検出装置５１から出力された鍵位置信号ｘ３は、また、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するためのデューティ比を供給（出力）するデューティ比供給（出力）回路５３に入力される。デューティ比供給回路５３は、反力プロファイルのテーブル５３ａ及びデューティ比のテーブル５３ｂを持つ。
【００７８】
反力プロファイルのテーブル５３ａは、鍵位置ｘ３に応じて発生すべき反力を規定するプロファイル（例えば、後述する図１１のＣＦ３）、具体的には鍵位置ｘ３に応じて変化する（定められる）反力（ソレノイド力）を記録している。
【００７９】
デューティ比のテーブル５３ｂは、反力プロファイルテーブル５３ａに基づいた反力を発生するためのデューティ比、すなわち反力（ソレノイド力）の大きさに応じて変化するデューティ比を記録している。
【００８０】
そして、デューティ比供給回路５３は、位置検出装置５１から鍵位置信号ｘ３が入力されると、まず、反力プロファイルのテーブル５３ａを参照することにより、鍵位置信号ｘ３に対応した反力（ソレノイド力）を決定する。次に、デューティ比供給回路５３は、デューティ比のテーブル５３ｂを参照することにより、前記決定した反力に対応したデューティ比を決定する。その結果、デューティ比供給回路５３は、鍵位置ｘ３に従ったデューティ比を決定して、決定したデューティ比をＰＷＭ信号発生回路（通電切替信号生成回路）５４に供給する。
【００８１】
デューティ比供給回路５３から供給されたデューティ比で、ＰＷＭ信号発生回路（通電切替信号生成回路）５４が、ＰＷＭ信号（通電切替信号）Ｔ３２を生成する。通電切替信号Ｔ３２が、ｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加される。
【００８２】
ｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加されたＰＷＭ信号のデューティ比に応じて、ソレノイド３３に通電する状態と通電しない状態とが繰り返し切り替えられる。これにより、ソレノイド３３に流れる平均電流が制御される。デューティ比を大きくすることにより、平均電流が大きくなり、ソレノイド力（反力）を大きくすることができる。
【００８３】
次に、さらに図１０も参照して、第３の実施例のソレノイドの駆動方法について説明する。
【００８４】
図１０は、第３の実施例のソレノイドの駆動方法を概略的に示すタイミングチャートである。鍵位置ｘ３、電圧切替信号Ｔ３１、通電切替信号Ｔ３２、及び、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８へ接続される電源電圧Ｖ３を示す。
【００８５】
時刻ｔ３０に、演奏者が押鍵を開始し、鍵位置ｘ３がレスト位置からエンド位置に向けて動き出す。離鍵時の時刻ｔ３５に、鍵位置ｘ３がエンド位置側からレスト位置まで戻る。時刻ｔ３０から時刻ｔ３５まで、ＰＷＭ信号の通電切替信号Ｔ３２がｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加され、各鍵位置ｘ３に応じたデューティ比で、ｎｐｎトランジスタ２４のオン状態とオフ状態、すなわちソレノイドの通電状態と非通電状態とが繰り返される。
【００８６】
一方、時刻ｔ３０では、鍵位置ｘ３が切替位置に達しておらず、電圧切替信号Ｔ３１は高電源電圧ＶＨ３と同電圧である（立ち上がっている）。これにより、ｐｎｐトランジスタ１７はオフ状態を呈し、低電源電圧ＶＬ３がソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続される。
【００８７】
時刻ｔ３１に、鍵位置ｘ３が切替位置に達して、電圧切替信号Ｔ３１が立ち下がり、ｐｎｐトランジスタ１７がオンして、高電源電圧ＶＨ３がソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続される。鍵位置ｘ３が、時刻ｔ３２にエンド位置に達し、時刻ｔ３３までエンド位置で維持される。
【００８８】
時刻ｔ３３に、離鍵動作が開始され、時刻ｔ３４に、鍵位置ｘ３がエンド位置側から切替位置に戻って、電圧切替信号Ｔ３１が立ち上がり、ｐｎｐトランジスタ１７がオフし、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続される電源電圧Ｖ３が、高電源電圧ＶＨ３から低電源電圧ＶＬ３に切り替わる。時刻ｔ３５に、鍵位置ｘ３がエンド位置側からレスト位置に戻る。
【００８９】
図１１は、第３の実施例の、押鍵時の鍵位置と、最大のソレノイド力及び反力の関係を概略的に示すグラフである。曲線ＣＨ３が、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に高電源電圧ＶＨ３を印加し、かつ一定電流を流した場合の最大のソレノイド力を示し、曲線ＣＬ３が、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に低電源電圧ＶＬ３を印加し、かつ一定電流を流した場合の最大のソレノイド力を示す。実線で示すように、切替位置で曲線ＣＬ３から曲線ＣＨ３に切り替わる曲線Ｃ３が、第３の実施例の駆動方法の最大のソレノイド力を示す。
【００９０】
曲線ＣＦ３が、押鍵に対して付与すべき反力のプロファイルの一例を示す。この反力プロファイルは、ピアノのタッチを想定したものであり、全体的に、レスト位置からエンド位置に向けて大きくなる傾向を持ち（例えば切替位置に関して、エンド位置側で大きくなる傾向を持ち）、エンド位置の少し前で急減少する。
【００９１】
上述のように、第３（第２）の実施例のソレノイドの特性は、ソレノイド３３に対して一定電圧を印加し、かつ一定電流を流したとき、レスト位置よりもエンド位置でソレノイド力が小さくなる。
【００９２】
まず、レスト位置からエンド位置まで、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に常に低電源電圧ＶＬ３を印加した場合を、比較例とする。
【００９３】
前記一定の低電源電圧ＶＬ３を印加した場合、一定電流によるソレノイド３３の駆動が最大のソレノイド力を規定し、平均電流を変えることにより、最大のソレノイド力の範囲内で、反力プロファイルに応じたソレノイド力を得ることができる。
【００９４】
レスト位置近傍では、発生すべき反力が小さく、また最大のソレノイド力が大きいので、低電源電圧ＶＬ３の駆動での最大のソレノイド力内で、反力をまかなえる。しかし、エンド位置近傍では、反力が大きく、また最大のソレノイド力が小さいので、低電源電圧ＶＬ３の駆動での最大のソレノイド力内で、反力をまかなえなくなる。
【００９５】
第３の実施例のソレノイド駆動方法では、切替位置からエンド位置まで、ソレノイド３３に十分に高い高電源電圧ＶＨ３を印加することにより、所望の大きな、最大のソレノイド力を得ることができ、エンド位置近傍の大きな反力がまかなえる。
【００９６】
また、別の比較例として、レスト位置からエンド位置まで、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に常に高電源電圧ＶＨ３を印加した場合を考える。
【００９７】
切替位置からエンド位置まで、十分な最大のソレノイド力が得られるように、高電源電圧ＶＨ３の大きさが選択されている。しかし、レスト位置から切替位置までは、エンド位置側に比べ小さな反力で済むにもかかわらず、必要以上に高い電圧でソレノイドが駆動されることとなり、例えば消費電力抑制の観点で望ましくない。
【００９８】
第３の実施例のソレノイド駆動方法では、レスト位置から切替位置まで、必要な反力が得られる範囲で、低い低電源電圧ＶＬ３を印加することにより、例えば消費電力抑制が図られる。
【００９９】
さらに、反力制御の分解能の観点からも利点がある。一定の反力を表すデューティ比は、最大のソレノイド力が小さくなるほど、大きくなる。従って、最大のソレノイド力が小さくなるほど、デューティ比の差当たりの、反力の差が小さくなる。すなわち、最大のソレノイド力が小さくなるほど、デューティ比による反力の制御を、高い分解能で行なうことが容易となる。
【０１００】
第３の実施例のソレノイド駆動方法では、レスト位置から切替位置までにおいて、低い低電源電圧ＶＬ３を印加して最大のソレノイド力を抑えることにより、一定に高電源電圧ＶＨ３を印加する場合に比べ、反力制御の分解能向上が図られている。
【０１０１】
なお、切替位置では最大のソレノイド力が階段状に変化するので、それに応じて、反力を表すデューティ比は、切替位置を挟んでレスト位置側とエンド位置側で階段状に変化するように、用意されている。これにより、切替位置を挟んでも連続的に（滑らかに）変化する出力が得られる。
【０１０２】
ｄ．第４の実施例
次に、第４の実施例による鍵盤楽器について説明する。第４の実施例の鍵盤楽器は、第３の実施例と同様に、鍵位置に応じて定められた反力のプロファイルに基づいて反力を付与するものである。鍵とソレノイドの配置関係は、第３の実施例と共通であり、図５に示される。
【０１０３】
第３の実施例は、ソレノイド３３の印加電圧を、押鍵方向の切替位置で切り替えることにより、最大のソレノイド力を変化させた。第４の実施例では、鍵位置に応じて定められた、最大のソレノイド力のプロファイルに基づいて、最大のソレノイド力を変化させる。プロファイルに従った最大のソレノイド力を、ソレノイド３３に印加する実効電圧を制御することにより得る。ソレノイド駆動装置３４が、このような駆動を行う。  
【０１０４】
図１２は、第４の実施例のソレノイド駆動装置３４の概略構成を示す等価回路図である。抵抗１６、ｐｎｐトランジスタ１７、ダイオード２０、抵抗２３、ｎｐｎトランジスタ２４の接続構成は、第３の実施例と同様である。なお、各素子の特性は、本実施例に合わせて適宜選択され、第３の実施例と同一とは限らない。
【０１０５】
第３の実施例では、高電源電圧と低電源電圧とを切り替えて用いたが、第４の実施例では所望の高さの１つの電源電圧（高電源電圧）ＶＨ４を用いている。なお、高電源電圧とは、数百Ｖという意味ではなく、デューティ比制御を行なうに充分高い電圧のことであり、前実施例（例えば図２）の装置系全体が、例えば２４Ｖで駆動されるとするならば、例えばその２倍程度の４８Ｖ程度をいう。
【０１０６】
以下、第４の実施例で１種類の電源電圧を用いることに伴う変更点について説明する。また、ｐｎｐトランジスタ１７のベースに印加される制御信号Ｔ４１、及びｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加される制御信号Ｔ４２について説明する。
【０１０７】
演奏者の押鍵動作によって、押鍵が開始される。位置検出装置６１が、鍵位置を検出して、鍵位置を表す鍵位置信号ｘ４を出力する。位置検出装置６１から出力された鍵位置信号ｘ４が、ＰＷＭ信号を生成するためのデューティ比を供給（出力）する第１のデューティ比供給（出力）回路６２に入力される。
【０１０８】
第１のデューティ比供給回路６２は、最大のソレノイド力のプロファイルのテーブル６２ａ及びデューティ比のテーブル６２ｂを持つ。プロファイルのテーブル６２ａは、鍵位置ｘ４に応じて発生すべき最大のソレノイド力を規定するプロファイル（例えば、後述する図１４のＣ４）、具体的には鍵位置ｘ４に応じて変化する（定められる）最大のソレノイド力を記録している。デューティ比のテーブル６２ｂは、前記プロファイルのテーブル６２ａに基づいた最大のソレノイド力を発生するためのデューティ比、すなわち最大のソレノイド力に応じて変化するデューティ比を記録している。
【０１０９】
そして、第１のデューティ比供給回路６２は、位置検出装置６１から鍵位置信号ｘ４が入力されると、まず、プロファイルのテーブル６２ａを参照することにより、鍵位置信号ｘ４に対応した最大のソレノイド力を決定する。次に、第１のデューティ比供給回路６２は、デューティ比のテーブル６２ｂを参照することにより、前記決定した最大のソレノイド力に対応したデューティ比を決定する。その結果、第１のデューティ比供給回路６２は、鍵位置ｘ４に従ったデューティ比を決定して、決定したデューティ比を第１のＰＷＭ信号発生回路（電圧切替信号生成回路）６３に供給する。
【０１１０】
第１のＰＷＭ信号発生回路（電圧切替信号生成回路）６３は、第１のデューティ比供給回路６２から供給されたデューティ比で、第１のＰＷＭ信号（電圧切替信号）Ｔ４１を生成する。電圧切替信号Ｔ４１が、ｐｎｐトランジスタ１７のベースに印加される。
【０１１１】
ｐｎｐトランジスタ１７のエミッタ及びコレクタがそれぞれ、高電源電圧ＶＨ４及びソレノイド３３の電源電圧側端子１８に接続されている。ソレノイド３３の電源電圧側端子１８と接地電位との間に、キャパシタ６６と抵抗６７とが並列に接続されている。
【０１１２】
第１のＰＷＭ信号Ｔ４１のデューティ比で、ｐｎｐトランジスタ１７のオンオフが繰り返される。オン状態で、ソレノイド３３に高電源電圧ＶＨ４が印加され、そのタイミングでキャパシタ６６に充電される。オフ状態で、オン時にキャパシタに充電された電荷がソレノイド３３に流れ込む。これによって、第１のＰＷＭ信号Ｔ４１のデューティ比に応じて、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に印加される実効電圧が制御される。このようにして、最大のソレノイド力が制御される。
【０１１３】
位置検出装置６１から出力された鍵位置信号ｘ４が、また、ＰＷＭ信号のデューティ比を供給する第２のデューティ比供給回路６４に入力される。第２のデューティ比供給回路６４は、上記第３の実施例のデューティ比供給回路５３と同様に、反力プロファイルのテーブル６４ａ及びデューティ比のテーブル６４ｂを持つ。
【０１１４】
そして、第２のデューティ比供給回路６４は、上記第３の実施例のデューティ比供給回路５３と同様に、位置検出装置６１から鍵位置信号ｘ４が入力されると、まず、反力プロファイルのテーブル６４ａを参照することにより、鍵位置信号ｘ４に対応した反力（ソレノイド力）を決定する。次に、第２のデューティ比供給回路６４は、デューティ比のテーブル６４ｂを参照することにより、前記決定した反力に対応したデューティ比を決定する。その結果、第２のデューティ比供給回路６４は、鍵位置ｘ４に従ったデューティ比を決定して、決定したデューティ比を第２のＰＷＭ信号発生回路（通電切替信号生成回路）６５に供給する。
【０１１５】
第２のＰＷＭ信号発生回路（通電切替信号生成回路）６５は、第２のデューティ比供給回路６４から供給されたデューティ比で、第２のＰＷＭ信号（通電切替信号）Ｔ４２を生成する。通電切替信号Ｔ４２が、ｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加される。
【０１１６】
第３の実施例と同様に、ｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加された第２のＰＷＭ信号Ｔ４２のデューティ比に応じて、ソレノイド３３に流れる平均電流が制御され、反力プロファイルに応じた反力が得られる。
【０１１７】
次に、さらに図１３も参照して、第４の実施例のソレノイドの駆動方法について説明する。
【０１１８】
図１３は、第４の実施例のソレノイドの駆動方法を概略的に示すタイミングチャートである。鍵位置ｘ４、電圧切替信号Ｔ４１、及び通電切替信号Ｔ４２を示す。
【０１１９】
時刻ｔ４０に、演奏者が押鍵を開始し、鍵位置ｘ４がレスト位置からエンド位置に向けて動き出す。鍵位置ｘ４が、時刻ｔ４１にエンド位置に達し、時刻ｔ４２までエンド位置で維持される。時刻ｔ４２に、離鍵動作が開始され、時刻ｔ４３に、鍵位置ｘ４がエンド位置側からレスト位置まで戻る。
【０１２０】
時刻ｔ４０から時刻ｔ４３まで、第１のＰＷＭ信号の電圧切替信号Ｔ４１がｐｎｐトランジスタ１７のベースに印加され、各鍵位置ｘ４に応じたデューティ比で、ソレノイド３３に印加される実効電圧が制御される。
【０１２１】
一方、時刻ｔ４０から時刻ｔ４３まで、第２のＰＷＭ信号の通電切替信号Ｔ４２がｎｐｎトランジスタ２４のベースに印加され、各鍵位置ｘ４に応じたデューティ比で、ソレノイド３３に流れる平均電流が制御される。
【０１２２】
図１４は、第４の実施例の、押鍵時の鍵位置と、最大のソレノイド力及び反力の関係を概略的に示すグラフである。曲線ＣＨ４が、ソレノイド３３の電源電圧側端子１８に常に高電源電圧ＶＨ４を印加し、かつ一定電流を印加した場合の最大のソレノイド力を示す。実線で示すように、曲線Ｃ４が、第４の実施例の駆動方法の最大のソレノイド力を示す。曲線ＣＦ４が、押鍵に対して付与すべき反力のプロファイルの一例を示す。
【０１２３】
この実施例では、最大のソレノイド力のプロファイルＣ４として、鍵位置によらず均一なものを想定している。一定の高電源電圧ＶＨ４で得られる最大のソレノイド力の範囲内で、実効電圧を制御することにより、均一な、最大のソレノイド力のプロファイルＣ４を得ている。そして、均一な最大のソレノイド力のプロファイルＣ４のもとで、平均電流を制御して、反力のプロファイルＣＦ４を得る。
【０１２４】
第３の実施例では、切替位置で最大のソレノイド力が階段状に変化したので、それに応じて、反力を表すデューティ比として、切替位置を挟んでレスト位置側とエンド位置側で階段状に変化するものを用意した。
【０１２５】
第４の実施例では、最大のソレノイド力が均一に近づけられているので、反力制御のためのデューティ比を、切替位置で急激に変化させる必要がない。鍵位置に応じてデューティ比を滑らかに変化させられるので、第３の実施例に比べ、反力の制御が容易となる。
【０１２６】
なお、最大のソレノイド力のプロファイルとして均一のもの（曲線ＣＨ４に比べ均一に近づけられているもの）を例としたが、デューティ比のテーブルを適当に用意することにより、任意形状の、最大のソレノイド力のプロファイルを得ることができる。
【０１２７】
ｅ．その他の変形例
なお、図１５Ａ及び１５Ｂに示すように、プッシュ型とプル型のソレノイドを連ね、自動演奏と力覚付与の両方に対応したソレノイド装置を用いることもできる。
【０１２８】
図１に示した自動演奏の実施例、及び、図５に反力付与の実施例と同様に、鍵１の支点２に対し後方の下方に、ソレノイド装置７３が配置されている。
【０１２９】
ソレノイド装置７３は、上側のプッシュ型のソレノイド７３Ａと下側のプル型のソレノイド７３Ｂとを含む。上側のソレノイド７３Ａは、プランジャ７３ａ、コイル７３ｂ、及びヨーク７３ｃを含む。下側のソレノイド７３Ｂは、プランジャ７３ｅ、コイル７３ｆ、及びヨーク７３ｇを含む。ソレノイド装置７３は、さらに、上下のソレノイド７３Ａ、７３Ｂに共通の連動棒７３ｄと、ケース７３ｈと、レスト位置復帰バネ７３ｉとを含む。
【０１３０】
図１５Ａが鍵１のレスト位置を示す。図１５Ｂが鍵１のエンド位置を示す。第１の実施例で説明したのと同様に、プッシュ型のソレノイド７３Ａが自動演奏に用いられる。また、第２〜第４の実施例で説明したのと同様に、プル型のソレノイド７３Ｂが反力付与に用いられる。
【０１３１】
ケース７３ｈは、コイル７３ｂ、７３ｆとヨーク７３ｃ、７３ｇを固定する。レスト位置復帰バネ７３ｉが、連動棒７３ｄとケース７３ｈをつなぐ。レスト位置復帰バネ７３ｉは、エンド位置側に動いた連動棒７３ｄと、それに取り付けられたプランジャ７３ａ、７３ｅを、レスト位置に戻す力を与える。
【０１３２】
ソレノイド駆動装置７４が、第１の実施例の自動演奏用のソレノイド駆動、または（及び）第２の実施例等の反力付与のソレノイド駆動を行う。なお、自動演奏と反力付与とで、ソレノイド駆動回路が共通にできる部分は共通にしてもよい。
【０１３３】
なお、プッシュ型のソレノイドで、演奏者の押鍵に対し押鍵方向の力を付与することにより、鍵が軽くなるような力覚を付与することも可能である。
【０１３４】
なお、必要に応じて、演奏者の離鍵時に鍵に加える力や、自動演奏の押鍵時、離鍵時に鍵に加える力を、鍵位置に応じて、所望のプロファイルに従って変化させることも可能である。
【０１３５】
なお、上記第３及び第４の実施例において、デューティ比供給回路５３、６４は、反力プロファイルのテーブル５３ａ、６４ａ及びデューティ比のテーブル５３ｂ、６４ｂをそれぞれ有するとともに、ディーティ比供給回路６２は、最大のソレノイド力のプロファイルのテーブル６２ａ及びデューティ比のテーブル６２ｂを有した。
【０１３６】
しかし、デューティ比供給回路５３、６２、６４は、反力プロファイルまたは最大ソレノイド力のプロファイルに従ったデューティ比を得るために、鍵位置ｘ３、ｘ４に応じて変化するデューティ比を記録したデューティ比テーブルのみを用いるようにしてもよい。この場合、デューティ比供給回路５３、６２、６４は、入力した鍵位置信号ｘ３、ｘ４に応じてデューティ比を直接決定して、決定したデューティ比をＰＷＭ信号発生回路（通電切替信号生成回路または電圧切替信号生成回路）５４、６３、６５に供給するようにする。
【０１３７】
この場合も、デューティ比供給回路５３、６２、６４内に、第３、第４実施例と同様な反力プロファイルまたは最大ソレノイド力のプロファイルに関するテーブル５３ａ、６２ａ、６４ａを設けるようにしてもよい。しかし、この場合には、このプロファイルに関するテーブルは、反力または最大ソレノイド力の変化特性の表示、確認、編集などのために利用されるとともに、デューティ比のテーブルを作成するために利用されるが、デューティ比の実際の制御には利用されない。
【０１３８】
なお、以上の実施例はソレノイドを鍵盤楽器に適用したものであるが、実施例のソレノイド力の制御は、ゲーム機器や医療機器等、他の分野に応用することも可能であろう。
【０１３９】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【０１４０】
１  鍵
２  支点
３、３３  ソレノイド
３ａ、３３ａ  プランジャ
３ｂ、３３ｂ  コイル
３ｃ、３３ｃ  ヨーク
３ｄ、３３ｄ  連動棒
４、３４  ソレノイド駆動装置
１３、４１、５１、６１  位置検出装置
ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４  鍵位置信号
１５、４２、５２、６３  電圧切替信号生成回路
Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１、Ｔ４１  電圧切替信号
１７  ｐｎｐトランジスタ
ＶＨ１、ＶＨ２、ＶＨ３、ＶＨ４  高電源電圧
ＶＬ１、ＶＬ２、ＶＬ３  低電源電圧
４３、５４、６５  通電切替信号生成回路
Ｔ１２、Ｔ２２、Ｔ３２、Ｔ４２  通電切替信号
２４  ｎｐｎトランジスタ
５３、６２、６４  デューティ比供給回路  
５３ａ、６４ａ  反力プロファイルのテーブル
６２ａ  最大のソレノイド力のテーブル
５３ｂ、６２ｂ、６４ｂ  デューティ比のテーブル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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