(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押鍵により鍵と連動する部分から押圧力を受けたときに、該押圧力に応じたセンサ出力を呈するセンサ部材と、該センサ部材を収容するケースとを備えた電子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力センサであって、
前記センサ部材の側端部と前記ケースの側壁内面との接触箇所が間隔を隔てて点在するように、前記センサ部材及び前記ケースが形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記接触箇所は、前記鍵と連動する部分の各々が前記センサ部材に当接する当接領域から、一定距離以上離れた位置に存することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記接触箇所は、点状の接触であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記接触箇所は、隣り合う前記当接領域の中心間の略中央に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ピアノ、エレクトーン等の電子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鍵盤装置を備えた楽器は、押鍵により発音及びその持続を制御するものが一般的であるが、さらに、押鍵時や押鍵持続状態で鍵に加える圧力を変化させることにより、音の立ち上がり時や持続状態における音の強弱を変化させたり、ビブラート効果、トレモロ効果等を発生させ変化させたりする制御機能、すなわち、アフタータッチコントロール機能を備えたものがある。
【０００３】
そのようなアフタータッチコントロール機能を実現するために、押鍵圧を感知するアフタータッチコントロール用圧力センサが鍵盤装置に設けられている。
【０００４】
図９は、従来の圧力センサの一例を示す縦断面図である。図９に示すように、従来の圧力センサ２は、センサ本体２０と、これを収容するケース２４と、センサ本体２０の上面に固定されケース外へ突出する緩衝部材２５とを備えている。センサ本体２０は、ケース２４の底壁に載置された帯状の下部センサ部材２１と、下部センサ部材２１上に長手方向に沿って固定されたスペーサ２２と、スペーサ２２の頂部間に掛け渡され固定された帯状の上部センサ部材２３とを備えている。上部センサ部材２３は、その両端部がケース２４の側壁内面に当接するような幅を有し、センサ本体２０の横ぶれを防止している。ケース２４は、上面に開口部２４１を有し、該開口部の両側に位置する上壁２４２と底壁とでセンサ本体２０を挟持している。ケース２４の上壁２４２は、開口部２４１側の端部が下方に突出しており、該突出部２４３とスペーサ２２とで上部センサ部材２３を支持している。緩衝部材２５は、開口部２４１からケース２４の上方へ突出しており、鍵と連動する部材の打撃を緩衝しつつセンサ本体２０に押鍵圧を伝える。圧力センサ２は、複数の鍵に対して１つの圧力センサを対応させて使用するよう或る長さをもって構成されるのが一般的である。
【０００５】
センサ本体２０には、種々の形態のものが存する。最も一般的なものは、下部センサ部材２１が電気的良導体からなる電極基板であり、上部センサ部材２３が抵抗値をもった導電ゴムからなる弾性導電体であり、両者を絶縁性スペーサ２２で離間させたものである。押鍵した際、鍵と連動する部材（図示せず）によって緩衝部材２５が図９の下方に押圧される。
【０００６】
図１０は、図９に示す緩衝部材２５が下方に押圧された状態を示す。図１０に示すように、上部センサ部材２３は、この押圧力を受けたときに緩衝部材２５と共に変形し、下面が下部センサ部材２１に接触する。したがって、緩衝部材２５に付加される押圧力の大小により、下部センサ部材２１との接触面積が増減し、両者間の導電性が変化する。これにより、アフタータッチコントロールのための電流、電圧等の制御が可能となる。
【０００７】
他の一般的な形態のセンサ本体は、下部センサ部材２１が、相互に離間して長手方向に延びる２本の細長い電極を上面に備え、上部センサ部材２３が、感圧導電ゴムやチタン酸バリウム等のように圧力に応じて導電性を変化させる材料からなる感圧部材を下面に備えたものである。これは、緩衝部材を経て押鍵圧が加えられると、上部センサ部材２３が変形して下部センサ部材の電極に接し、押鍵圧に応じて上部センサ部材２３の導電性が変化するので、下部センサ部材２１の電極間に流れる電流が変化するというものである。
【０００８】
さらに、帯状の２枚の金属プレートを絶縁性スペーサで離間させ、その間に電圧を印加し、金属プレート間の静電容量を検出するタイプのものがある。これは、押鍵に伴う押圧力を受けた金属プレートが相互に接近して静電容量を変化させることを利用して、押圧力に応じたセンサ出力を得るものである。
【０００９】
また、絶縁性プレートと金属プレートとをスペーサで離間させて配置し、絶縁性プレートの面には渦巻き型コイルを印刷して電流を流し、金属プレートに渦電流を発生させ、その渦電流に起因して生じる渦巻きコイルの電流損失を検出するタイプのものがある。これは、押鍵に伴う押圧力を受けたプレートが相互に接近し、金属プレートの誘導渦電流とそれに伴うコイルの電流損失を増大させることを利用して、押圧力に応じたセンサ出力を得るものである。
【００１０】
さらには、図１１に示すように、センサ本体３０が、厚みのある感圧導電ゴム３３と、感圧導電ゴム３３の下面に配置され相互に離間して長手方向に延びる２本の細長い電極３１とからなるものもある。これは、緩衝部材３５を経て押鍵圧が加えられると、図１２に示すように感圧導電ゴム３３が変形して導電性が変化するので、電極３１間に流れる電流が変化するというものである。
【００１１】
この他にも、アフタータッチコントロールのための電流、電圧等の制御を可能にするために、押鍵に伴う押圧力に応じたセンサ出力を呈する種々の形態のセンサがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の従来の圧力センサには、センサ本体の端部とケースの側壁内面との接触箇所の分布が不規則であることに起因する問題があった。
【００１３】
例えば、図１０に示す従来の圧力センサ２では、上部センサ部材２３が押圧されて変形する際に、ケース２４の突出部２４３及びスペーサ２２の間を支点として、上部センサ部材２３の両側端部２３１が跳ね上がり、ケース２４の側壁内面に対して図の上方向に摩擦を伴って摺動することになる。また、図１２に示す従来の圧力センサ３では、感圧導電ゴム３３が押圧されて変形する際に、感圧導電ゴム３３の両端部が、ケース３４の側壁内面に対して図の下方向に摺動することになる。
【００１４】
図１３は、図９のＺ−Ｚ線に沿った横断面図である。図１３に示すように、従来の圧力センサ２では、上部センサ部材２３とケース２４の側壁内面との接触箇所（図中、×で示す）は、両者の不可避的な寸法のバラツキにより、全体に亘って均一になっていない。したがって、上部センサ部材２３の変形の際に生じる摺動摩擦が場所により異なり、この不均一性がセンサ部材の動作に影響し、センサ出力特性の乱れをもたらすことになる。このような、センサ部材側端部が押圧時にケースとの間で不均一な摺動摩擦を生じること、及びこれに伴う問題は、前述の金属プレートや絶縁プレートを用いたセンサや図１１に示す感圧導電ゴム３３を用いたタイプの圧力センサについても同様に生じる。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、センサ部材の側端部と、ケースの側壁内面との接触状態を最適化することにより、動作の安定した電子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力センサを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、押鍵により鍵と連動する部分から押圧力を受けたときに、該押圧力に応じたセンサ出力を呈するセンサ部材と、該センサ部材を収容するケースとを備えた電子鍵盤楽器のタッチコントロール用圧力センサであって、前記センサ部材の側端部と前記ケースの側壁内面との接触箇所が間隔を隔てて点在するように、前記センサ部材及び前記ケースが形成されていることを特徴とする圧力センサにより達成される。
【００１７】
好ましくは、前記接触箇所は、前記鍵と連動する部分の各々が前記センサ部材に当接する当接領域から、一定距離以上離れた位置に存する。
【００１８】
好ましくは、前記接触箇所は、点状の接触とされる。
【００１９】
さらに好ましくは、前記接触箇所は、隣り合う前記当接領域の中心間の略中央に位置する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧力センサ１の斜視図である。図１に示すように、本実施形態の圧力センサ１は、センサ本体１０と、これを収容するケース１４と、センサ本体１０の上面に固定されケース外へ突出する緩衝部材１５とを備えている。センサ本体１０は、帯状の下部センサ部材１１と、下部センサ部材１１上に長手方向に沿って内側に固定されたスペーサ１２と、スペーサ１２の頂部間に掛け渡され固定された帯状の上部センサ部材１３とを備えている。上部センサ部材１３は、その両端部がケース１４の側壁内面に当接するような幅を有し、センサ幅方向への横ぶれが防止されている。ケース１４は、上面に開口部１４１を有し、該開口部の両側に位置する上壁１４２と底壁とでセンサ本体１０を挟持している。ケース２４の上壁１４２は、開口部１４１側の端部が下方に突出しており、該突出部１４３とスペーサ１２とで上部センサ部材１３を支持している。緩衝部材１５は、開口部１４１からケース１４の上方へ突出しており、鍵と連動する部分の打撃を緩衝しつつセンサ本体１０に押鍵圧を伝える。圧力センサ１は、複数の鍵に対して１つの圧力センサを対応させて使用するよう或る長さをもって構成されている。「鍵と連動する部分」には、（１）鍵自体、（２）鍵から圧力センサ側へ延び、且つ鍵と一体となったもの、及び（３）鍵とは別個の部材であって、鍵の動きを伝達されて作動する部分の全てが含まれる。
【００２１】
本実施形態では、センサ本体１０は、下部センサ部材１１及び上部センサ部材１３を備え両者の接触圧によりこれらの部材の導電性を変化させるものとされている。上部センサ部材１３は、ポリエステルフィルムの下面に圧力で導電性を変化させる導電インク層１３１を形成し、該層の縁部にセンサ長手方向に沿って導線Ｌ１を接合したものとされている。また、下部センサ部材１１は、ポリエステルフィルムの上面に金属層１１１を蒸着したものである。上部センサ部材１３の導線Ｌ１及び下部センサ部材１１の金属層１１１には、出力音制御部への接続線Ｌ２、Ｌ３が接合されている。
【００２２】
緩衝部材１５は、上端に付加された押圧力を緩衝して下端に伝え得る種々の材料から形成することが可能であり、本実施形態の緩衝部材１５は、フェルトから形成されている。
【００２３】
図２は、図１に示す上部センサ部材１３のＺ−Ｚ線に沿う水平断面図である。図２に示すように、上部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面との接触箇所（図中、×で示す）が所定の間隔を隔てて点在するように、本実施形態の上部センサ部材１３は、所定の位置で狭幅に形成されている。接触箇所は、上部センサ部材１３をケース１４内に保持し得るように決められる。通常は、８８鍵の鍵盤装置の場合には４箇所以上とするのが望ましい。また、黒鍵等、弾かれる頻度の少ない鍵の位置に対応する箇所とするのが好ましい。このように、接触箇所が所定の間隔を隔てて点在するように形成すれば、接触箇所が低減し、上部センサ部材１３とケース１４との摺動摩擦の影響を低減することができるので、圧力センサ１の動作を安定させることができる。なお、本実施形態では、上部センサ部材１３が所定の位置で狭幅に形成されているが、これとは逆に、ケース１４の側壁を所定の位置で内側に突出するように形成することにより、接触箇所を点在させることにしてもよい。
【００２４】
なお、上記説明における上下方向は、図面上の上下方向を意味する。すなわち、圧力センサ１は、その取付け位置に応じて、緩衝部材１５が上方から押圧される場合も、下方から押圧される場合もあり得るため、図面上の上下方向が、圧力センサ１の使用時における上下方向に一致するとは限らない。この点は、以下に説明する全ての実施形態について、同様である。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る圧力センサについて説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る圧力センサ１の上部センサ部材１３を横切る水平面に沿う断面図である。本実施形態に係る圧力センサ１において、図３に示す上部センサ部材１３及びケース１４以外の部分は、第１の実施形態に係る圧力センサと同様に形成されている。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態における上部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面との接触箇所（図中、×で示す）は、鍵と連動する部分の各々（図示せず）が上部センサ部材１３に当接する当接領域Ｓから一定距離以上離れた位置に存する。上部センサ部材１３が、例えば粘弾性体等から形成されている場合には、一定距離以上離れた位置で、摺動摩擦による影響が無視できるレベルになる。したがって、本実施形態のように、当接領域Ｓから一定距離（図中、点線で示す領域）以上離れた位置に接触箇所を設けるようにすれば、当該接触箇所における摺動摩擦の影響が当接領域Ｓに及び難く、影響が及ぶ場合も各当接領域Ｓにおける摺動摩擦の影響が均等となるため、圧力センサ１の動作を安定させることができる。なお、本実施形態では、上部センサ部材１３が所定の位置で狭幅に形成されているが、これとは逆に、ケース１４の側壁を所定の位置で内側に突出するように形成することにより、接触箇所を限定することにしてもよい。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る圧力センサについて説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係る圧力センサ１の上部センサ部材１３を横切る水平面に沿う断面図である。本実施形態に係る圧力センサ１において、図４に示す上部センサ部材１３及びケース１４以外の部分は、第１の実施形態に係る圧力センサと同様に形成されている。
【００２８】
図４に示すように、本実施形態における上部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面との接触箇所（図中、×で示す）は、点状の接触とされている。図５は、本実施形態の接触状態（ａ）と、複数の接触点を有する接触状態（ｂ）とを比較した説明図である。図５（ｂ）の状態では、上部センサ部材１３がケース１４の側壁内面に当接している領域の正確な把握が困難であり、その接触力の分散度合いも把握し難い。したがって、当接していると思われる領域に実際上２点以上の接触点があると、図に示す接触面に垂直な軸線回りの回転方向が不均一に拘束される等、摺動摩擦による影響にバラツキが生じることになる。これに対し、図５（ａ）のような点状の接触状態では、接触領域、即ち拘束箇所が単一であるため、前述のような問題が生じない。すなわち、本実施形態の圧力センサにおいては、接触による影響が単一の接触点付近に限定され、摺動摩擦による影響のバラツキが低減される。なお、本実施形態では、上部センサ部材１３が所定の位置でケース１４に点状に接触するように突出して形成されているが、これとは逆に、ケース１４の側壁が所定の位置で内側に突出するように形成することにより、接触箇所を点状の接触とするようにしてもよい。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施形態に係る圧力センサについて説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係る圧力センサ１の上部センサ部材１３を横切る水平面に沿う断面図である。本実施形態に係る圧力センサ１において、図６に示す上部センサ部材１３及びケース１４以外の部分は、第１の実施形態に係る圧力センサと同様に形成されている。
【００３０】
図６に示すように、本実施形態における上部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面との接触箇所（図中、×で示す）は、隣り合う当接領域の中心点Ｓ0の略中間に位置する。ここで、「当接領域」とは、第２の実施形態と同様に、鍵と連動する部分の各々（図示せず）が上部センサ部材１３に当接する領域を意味する。第２の実施形態において、上部センサ部材１３を形成する素材や形状等により、図３の点線で示す領域が重なってしまう場合がある。このような場合、本実施形態のように、接触箇所を隣り合う当接領域の中心点Ｓ0の略中間に形成すれば、摺動摩擦の影響を最も均等にすることが可能である。なお、本実施形態では、上部センサ部材１３が所定の位置で外側に突出して形成されているが、これとは逆に、ケース１４の側壁が所定の位置で内側に突出するように形成してもよい。
【００３１】
以上に述べた第１〜第４の実施形態は、すべて上部センサ部材１３と下部センサ部材１１がスペーサ１２で離間された形態として説明したが、本発明はこれに限らず、厚みのある感圧導電ゴムをセンサ部材として用いたセンサ等、種々のセンサに適用することができる。この場合、感圧導電ゴム等のセンサ部材は、平面視において第１〜第４の実施形態における上部センサ部材１３と同様の形状が付与されることになる。このようなセンサ部材は、限定された接触箇所で全厚さに亘ってケースと接触する形態とするのが製造上容易であるが、センサ部材をケース内に保持するのに必要な最小限の厚さとする等、接触箇所の厚さを小さくする方が、センサ部材の拘束が小さく、動作のバラツキも小さい安定したものとなる。
【００３２】
最後に、前述した摺動摩擦の影響を除去することができる本発明の第５の実施形態について説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係る圧力センサ１の上部センサ部材１３を横切る水平面に沿う断面図である。図８は、図７のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。本実施形態における圧力センサ１において、図７に示すスペーサ１２、上部センサ部材１３及びケース１４以外の部分は、第１の実施形態に係る圧力センサと同様に形成されている。
【００３３】
図７に示すように、本実施形態の圧力センサ１は、上部センサ部材１３の両側端部とケース１４の側壁内面との接触箇所（図中、×で示す）が点状であり、且つ、該接触箇所の直下近傍の位置に限ってスペーサ１２が存在する。すなわち、上部センサ部材１３は、ケース側壁との点状の接触位置においてケースの上壁１４２とスペーサ１２とで挟持されている。このように、上部センサ部材１３は、ケース１４との接触箇所の直下近傍で下方からスペーサ１２に支持されているので、押圧力が作用して中央部が撓んだときも両端部がスペーサを支点として跳ね上がるということがほとんどない。すなわち、本実施形態においては、上部センサ部材１３は、ケース１４に対し、跳ね上がりによる上下方向への移動が抑制されており、センサ出力に対する摺動摩擦の影響が極めて小さくされており、圧力センサ１の動作をより安定させることができる。
【００３４】
なお、以上に示した実施形態では、センサ本体に緩衝部材が接合されているが、緩衝部材を、鍵と連動してセンサ本体に作用する動作部材に設けること、或いは直接に動作部材がセンサ本体に接するようにすることもでき、これらの場合は、センサ本体に緩衝部材は接合されない。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る圧力センサは、センサ部材の側端部とケースの側壁内面との接触箇所が間隔を隔てて点在するように、前記センサ部材及び前記ケースが形成されているため、接触箇所が低減し、押鍵時の前記接触箇所における摺動摩擦の影響を低減することができるので、圧力センサの動作を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧力センサの斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る圧力センサの上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る圧力センサの上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態の接触状態（ａ）と、複数の接触点を有する接触状態（ｂ）とを比較した説明図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施形態に係る圧力センサの上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図である。
【図７】図７は、本発明の第５の実施形態に係る圧力センサの上部センサ部材を横切る水平面に沿う断面図である。
【図８】図８は、図７のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図９】図９は、従来の圧力センサの一例を示す縦断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示す緩衝部材が下方に押圧された状態を示す。
【図１１】図１１は、従来の圧力センサの他の例を示す縦断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す緩衝部材が下方に押圧された状態を示す。
【図１３】図１３は、図９のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１  圧力センサ
１０  センサ本体
１１  下部センサ部材
１２  スペーサ
１３  上部センサ部材
１４  ケース
１５  緩衝部材
【図１】
0003651568.tif 000002
【図２】
0003651568.tif 000003
【図３】
0003651568.tif 000004
【図４】
0003651568.tif 000005
【図５】
0003651568.tif 000006
【図６】
0003651568.tif 000007
【図７】
0003651568.tif 000008
【図８】
0003651568.tif 000009
【図９】
0003651568.tif 000010
【図１０】
0003651568.tif 000011
【図１１】
0003651568.tif 000012
【図１２】
0003651568.tif 000013
【図１３】
0003651568.tif 000014