(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ、基板、および、被駆動体を備えた電子楽器用のスイッチ駆動機構において、
前記被駆動体は、前記基板に対向して２つのスイッチ部が設けられ、前記アクチュエータに当接されて回転支点を中心に回動するものであり、
前記２つのスイッチ部は、前記被駆動体の回動により前記基板に当接してスイッチ動作をし、
前記２つのスイッチ部の内、当該当接部が前記基板へ最初に当接するスイッチ部は、当該当接部が前記基板へ当接した直後において、前記アクチュエータの駆動力の作用線上に位置するように前記被駆動体に設けられてなる、
ことを特徴とする電子楽器用のスイッチ駆動機構。
【請求項２】
アクチュエータ、基板、および、被駆動体を備えた電子楽器用のスイッチ駆動機構において、
前記被駆動体は、前記基板に対向して複数のスイッチ部が設けられ、前記アクチュエータに当接されて回転支点を中心に回動するものであり、
前記複数のスイッチ部は、前記被駆動体の回動により前記基板に当接してスイッチ動作をし、
前記複数のスイッチ部の内、第１のスイッチ部は、該第１のスイッチ部の当接部が前記基板へ当接した直後において、前記アクチュエータの駆動力の作用線上に位置するように前記被駆動体に設けられてなり、かつ、該第１のスイッチ部が前記複数のスイッチ部の内で最初に前記基板に当接し、
前記複数のスイッチ部の内、第２のスイッチ部は、前記第１のスイッチ部の次に前記基板に当接する、
ことを特徴とする電子楽器用のスイッチ駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍵盤装置や効果付与スイッチに用いるのに適した電子楽器用のスイッチ駆動機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の電子楽器の鍵盤機構の概要を示す説明図である。
図中、４１は鍵（白鍵について例示する）、４１ａは押圧片、４２はフレーム、４３は支持部、４３ａ，４３ｂは力伝達部、４４は支点部、４５はハンマー、４６ａ，４６ｂはストッパ、４７は鍵ガイド、４８は脱落防止用板バネ、１は基板、４９は係止片、４はアクチュエータ（押し子）、５０はスイッチ駆動機構である。
演奏者が鍵４１を押すと、鍵４１は、その根元部を支点として押下され、その押圧片４１ａが力伝達部４３ａ，４３ｂを介して、支持部４３を支点部４４を中心にして回動させる。支持部４３にはハンマー４５が取り付けられており、このハンマー５は、緩衝材で形成された下のストッパ４６ａから上のストッパ４６ｂに向けて回動する。基板１上には、係止片１０とスイッチ駆動機構５０がある。支持部３の一部に設けられたアクチュエータ４は、スイッチ駆動機構５０に当接してスイッチを動作させる。
【０００３】
図５は、図４中に示したスイッチ駆動機構５０の従来例を示す断面構造図である。回転支点を有し１つ以上の内ドーム接点を持つ被駆動体を備えた典型的な機構を示している。
図中、図４と同様な部分には同じ符号を付している。２は被駆動体であって樹脂製の弾性材料で形成されている。２ａはベース部、２ｂはヒンジ部、２ｃは被駆動体本体部、２ｄは第１の凹部、２ｅは第２の凹部、２ｆは第１の内ドーム、２ｇは第２の内ドーム、２ｈは第３の凹部、２ｉは第４の凹部、２ｊはスカート部である。３ａは第１の可動接点、３ｂは第２の可動接点である。
図５（ａ）はアクチュエータ４が被駆動体本体部２ｃに当接し始めたときの状態、図５（ｂ）はアクチュエータ４が被駆動体本体部２ｃを押下し、２つあるスイッチの内、最初の１個をオンにしたときの状態を示している。
【０００４】
図５（ａ）において、被駆動体２は、厚みの薄い平板状のベース部２ａにおいて基板１に取り付けられ、このベース部２ａの上面一端縁と厚肉の被駆動体本体部２ｃの下面一端縁とがヒンジ部２ｂで結合されている。このベース部２ａは、白鍵または黒鍵についての複数の鍵に共通の構造である。一方、被駆動体本体部２ｃの方は、各鍵毎に独立して動作する構造である。
被駆動体本体部２ｃの全体形状としては、例えば、ヒンジ部２ｂの側が矩形状であり、第２の凹部２ｅの側が半円弧状の平板である。アクチュエータ４の幅（紙面垂直方向）は、被駆動体本体部２ｃの幅（紙面垂直方向）とほぼ等しく、第１，第２の凹部２ｄ，２ｅの直径よりも大きくされている。駆動体本体部２ｃの周囲には、ヒンジ部２ｂを除き、同一弾性材料で形成された外ドームを設ける場合もある。図中、２ｊはこのような外ドームのスカート部の位置を示している。
アクチュエータ４が被駆動体本体部２ｃの上面を押圧する以前において、被駆動体本体部２ｃはヒンジ部２ｂの弾性力によって基板１に対し角度を持って離れている。アクチュエータ４が被駆動体本体部２ｃの上面を押圧すると、ヒンジ部２ｂが回転支点２ｂとなって被駆動体本体部２ｃが回動する。
【０００５】
被駆動体本体部２ｃの上面には、回転中心に近い側から順に、円形穴を有する第１の凹部２ｄ、第２の凹部２ｅがある。これらの凹部底面には、下向きに円錐台型をした第１の内ドーム２ｆ、第２の内ドーム２ｇが設けられ、被駆動体本体部２ｃの下面にある第３の凹部２ｆおよび第４の凹部２ｉのそれぞれから突出している。
これら第１，第２の内ドーム２ｆ、第２の内ドーム２ｇの基板１に対向する面には、それぞれ可動接点３ａ，３ｂが設けられている。図示を省略したが、基板１の上面には、第１，第２の可動接点３ａ，３ｂに対向する部分に、それぞれ、一対の導電パターンで形成された固定接点が設けられている。従って、第１の内ドーム２ｆおよび可動接点３ａ、第２の内ドーム２ｇおよび可動接点３ｂは、第１，第２のスイッチ部を構成する。
【０００６】
図５（ｂ）において、演奏者が鍵４１を押下したとき、アクチュエータ４は、被駆動体２の上面に当接し、この上面をわずかに摺動する。被駆動体２が回動し、上述した第１、第２のスイッチ部は、この順で基板１側に当接してスイッチオン動作をする。第１のスイッチ部が基板１に当接すると、第１のドーム２ｆの薄肉に形成されているスカート部が変形して撓む。第２のスイッチ部についても同様である。
第１のスイッチが動作する（オンとなる）タイミングから第２のスイッチが動作する（オンとなる）タイミングまでの時間差が、鍵１の押鍵速度（イニシアルタッチ）となって、電子楽器の音源部において、楽音信号の制御に用いられる。
【０００７】
上述したような回転支点を有する従来のスイッチ駆動機構は、図４に示したハンマー４５の動作角度を大きくすることができるのでタッチ感が良く、かつ、スイッチの動作安定性がよいなどの大きな利点を有している。
しかし、被駆動体本体部２ｃに対してアクチュエータ４の当接する位置は、第１の凹部２ｄ、第２の凹部２ｅを避けており、両者の中間部分であった。
従って、図示のように第１のスイッチ部が基板１に当接した瞬間においては、被駆動体本体部２ｃに対してFA，F1，FPなる力が作用する。FAはアクチュエータ４の押圧力（下向き）であり、F1は基板１が第１の内ドーム２ｆを介して押圧する内ドーム反力（上向き）であり、FPは基板１がヒンジ部２ｂを介して引っ張る力（下向き）である。
【０００８】
従って、被駆動体本体部２ｃの変形を必ず伴う。その結果、スイッチを確実なタイミングで動作させる、言い換えれば、アクチュエータ４の正確なストローク位置でスイッチを動作させるには、その変形の影響を無視できるレベルまで内ドーム反力F1を抑えるか、被駆動体本体部２ｃの材質や厚みを吟味する必要があった。
一方、触感的にどうしてもアクチュエータ４の押圧力FAを大きくしたい場合には、内ドーム反力F1を大きくとり動作中の被駆動体本体部２ｃの変形を前提とした設計が強いられた。しかし、変形状態のばらつきという要素が、誤差要因の上乗せとなるため、別の犠牲を伴った。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、スイッチ動作時の被駆動体の変形を防止することによりアクチュエータのストローク位置に応じたタイミングを精度良く検出することができるとともに、アクチュエータのストローク位置の差に対応した正確なタイミング差を精度良く検出することができる電子楽器用のスイッチ駆動機構を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１に記載の発明においては、アクチュエータ、基板、および、被駆動体を備えた電子楽器用のスイッチ駆動機構において、前記被駆動体は、前記基板に対向して２つのスイッチ部が設けられ、前記アクチュエータに当接されて回転支点を中心に回動するものであり、前記２つのスイッチ部は、前記被駆動体の回動により前記基板に当接してスイッチ動作をし、前記２つのスイッチ部の内、当該当接部が前記基板へ最初に当接するスイッチ部は、当該当接部が前記基板へ当接した直後において、前記アクチュエータの駆動力の作用線上に位置するように前記被駆動体に設けられてなるものである。
従って、当該当接部が前記基板へ最初に当接するスイッチ部は、当接直後の当接部がアクチュエータ駆動力作用線上に位置することにより、スイッチ動作時の被駆動体の変形を防止することができ、そのため、アクチュエータのストローク位置に対応した正確なタイミングでスイッチ部を動作させることができる。
被駆動体の変形を防止することができるので、もう一方のスイッチ部についても、アクチュエータのストローク位置に対応した正確なタイミングで動作させることができる。その結果、アクチュエータのストローク位置の差に対応した正確なタイミング差を精度良く検出することができる。
なお、上述した回転中心は、ヒンジ部のような実体を伴うものであるほか、被駆動体の回動中心が実質的にあれば、回転中心となる実体がなくてもよい。
【００１１】
請求項２に記載の発明においては、アクチュエータ、基板、および、被駆動体を備えた電子楽器用のスイッチ駆動機構において、前記被駆動体は、前記基板に対向して複数のスイッチ部が設けられ、前記アクチュエータに当接されて回転支点を中心に回動するものであり、前記複数のスイッチ部は、前記被駆動体の回動により前記基板に当接してスイッチ動作をし、前記複数のスイッチ部の内、第１のスイッチ部は、該第１のスイッチ部の当接部が前記基板へ当接した直後において、前記アクチュエータの駆動力の作用線上に位置するように前記被駆動体に設けられてなり、かつ、該第１のスイッチ部が前記複数のスイッチ部の内で最初に前記基板に当接し、前記複数のスイッチ部の内、第２のスイッチ部は、前記第１のスイッチ部の次に前記基板に当接するものである。
従って、第１，第２のスイッチ部のスイッチ動作を、アクチュエータのストローク位置に対応した正確なタイミングで行わせることができる。その結果、第１，第２のスイッチ部によるスイッチ動作時点の差分情報も精度良く検出することができる。その結果、アクチュエータのストローク位置の差に対応した正確なタイミング差を精度良く検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態を示す断面構造図である。
図中、図４，図５と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。アクチュエータ４が被駆動体本体部２ｃを押下して、最初に、回転支点２ｂに近い側の第１のスイッチ部をオンにした直後の状態を示している。
ここで、第１のスイッチ部は、基板への当接直後において、その当接部（可動接点３ａ）が、アクチュエータ４の駆動力の作用線上に位置するように被駆動体２に設けられている。
アクチュエータ４が被駆動体本体部２ｃの押圧を開始すると、ヒンジ部２ｂが回転支点となって被駆動体本体部２ｃが回動し、第１、第２のスイッチ部は、この順で基板１側に当接してスイッチオン動作をする。
アクチュエータ４の幅（紙面垂直方向）は、第１の凹部２ｄの直径よりも大きくされているので、被駆動体本体部２ｃを押圧することができる。
【００１３】
基板１への当接直後からアクチュエータ４の押下動作が進むにつれてアクチュエータ４の押圧力FAに対して内ドーム反力（抗力）F1が発生するが、F1は、FAと同一作用線上にあるので、互いに打ち消し合う。
従って、回転支点となるヒンジ部２ｂや被駆動体本体部２ｃの内部構造へ不要な力を伝達しない。そのため、第１の内ドーム２ｆがそのストロークに応じて変形するだけで、被駆動体本体部２ｃ自体は変形しない。その結果、第１のスイッチ部の動作をアクチュエータ４の正確なストローク位置に対応した正確なタイミングで行うことができる。
【００１４】
図２は、本発明の他の実施の形態を示す断面構造図である。図中、図５と同様な部分については同じ符号を付して説明を省略する。
図中、２２は被駆動体であって樹脂製の弾性材料で形成されている。２２ａはベース部、２２ｂはヒンジ部、２２ｃは被駆動体本体部、２２ｆは第１の内ドーム、２２ｇは第２の内ドーム、２３ａは第１の可動接点、２３ｂは第２の可動接点である。第１の内ドーム２２ｆとその下面に設けられた第１の可動接点２３ａが第１のスイッチ部を構成し、第２の内ドーム２２ｇとその下面に設けられた第２の可動接点２３ｂが第２のスイッチ部を構成する。
【００１５】
この実施の形態は、図１に示したスイッチ駆動機構と比較して、第１，第２のスイッチ部の配置を逆にして、回転支点となるヒンジ部２２ｂから遠い側にある第１の可動接点２３ａが先に基板１に当接する。この当接の直後において、アクチュエータ４の駆動力の作用線上に第１の内ドームの可動接点２３1が位置する。他の構成部分は図１と同様であるので説明を省略する。
図２は、回転支点２２ｂからの距離は２番目であるが、第１番目にオンとなる第１の可動接点２３1が基板１へ当接した直後の状態を示している。
このようなスイッチ駆動構造においても、アクチュエータ４の押圧力FAと、これに対して発生する内ドーム反力F1とは同一作用線上にあって互いに打ち消し合うので、ヒンジ部２２ｂや被駆動体本体部２２ｃの内部構造へ不要な力を伝達しない。従って、被駆動体本体部２２ｃ自体は変形しない。その結果、第１のスイッチ部の動作をアクチュエータ４の正確なストローク位置に対応した正確なタイミングで行うことができる。
【００１６】
図３は、本発明のさらに他の実施の形態を示す断面構造図である。
図中、図５と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。３２は被駆動体であって樹脂製の弾性材料で形成されている。３２ａはベース部、３２ｂはヒンジ部であって、回転支点となる。３２ｃは被駆動体本体部である。３２1，３２2，３２3，３２4は、第１〜第４の内ドームであり、その底面に設けられた可動接点３３1，３３2，３３3，３３4とともに、第１〜第４のスイッチ部を構成する。スイッチ部がn個あるスイッチ駆動機構である。鍵操作時のイニシアルタッチに加えて、アフタータッチを検出するために用いられる。
しかし、説明を簡単にするため、４個のスイッチ部に対し、被駆動体本体部３２ｃの回動により基板１に当接してスイッチ動作する順に番号１〜４を付している。
このうち、基板１への当接直後において、第１の可動接点３３1がアクチュエータ４の駆動力の作用線上に位置するように、第１の内ドーム３２1が被駆動体本体部３２ｃに設けられている。
ヒンジ部３２ｂからのスイッチ部までの距離は、当接順序に従わない。
【００１７】
しかし、当接順序が連続した２個のスイッチ部の組、図示の例では、第１のスイッチ部と第２のスイッチ部との組について着目する。
まず、第１の可動接点３３1が基板１へ当接する以前において、当接済みの可動接点はない。
第１の可動接点３３1が基板１に当接した直後においては、アクチュエータ４の押圧力FAと第１の内ドーム反力（抗力）F1とが同一作用線上にあるので、互いに打ち消し合う。従って、図１，図２と同様に、被駆動体本体部３２ｃ自体は変形しないから、第１のスイッチ部の動作をアクチュエータ４の正確なストローク位置に対応した正確なタイミングで行うことができる。
【００１８】
そのため、第１の内ドーム３２1の可動接点３３1による第１番目のスイッチ部、および、これに隣接する次の第２の内ドーム３２2の可動接点３３2による第２番目のスイッチ部が、オンとなるタイミング（アクチュエータ４のストローク位置）は、設定形状に依存し、動作中の変形要素の影響を排除できる。
その結果、図３の場合でも、第１番目，第２番目のスイッチ動作の精度が高いので、それぞれのタイミング、および、タイミングの差分値を高精度で検出できる。
【００１９】
より一般的には、ある可動接点の基板１への当接順をｉとし、連続して当接する所定の２つの可動接点ｉ＝１、２が存在する場合であって、この可動接点ｉ＝１の当接部は、基板への当接直後において、アクチュエータ４の駆動力の作用線上に位置するように被駆動体３２に設けられていればよい。すなわち、可動接点ｉ＝１は、全ての可動接点の中で、最初に基板に当接し、可動接点ｉ＝２は、可動接点ｉ＝１の次に基板に当接することになる。
【００２０】
上述したスイッチ駆動機構は、スイッチ動作の機能性を向上させるだけでなく、押鍵動作を司る作用力発生装置としても機能する。すなわち、被駆動体部を変形させることなく、アクチュエータの駆動力の作用線上に位置する可動接点を有した内ドームの反力を調整して、この反力をアクチュエータ側へ伝達することにより、スイッチの操作者に対してタッチ感の良好な適正な反力を発生させることができる。
このような特長を生かした用途として、上述した説明では、鍵盤装置に用いるスイッチ駆動機構について説明した。この他に、電子楽器の効果付与スイッチ等に用いることもできる。アクチュエータまでの操作者側の構造については、それぞれの用途に適した機構とすればよい。タッチ感の良好な１メイク（１個のスイッチ）構造としてもよい。複数メイク（複数個のスイッチ）構造とすれば、図示しないスイッチの操作入力部（鍵に対応する）を押圧するタッチに応じて、電子楽器で生成する楽音信号の、音色やフィルタのパラメータを制御できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、上述した説明から明らかなように、スイッチ動作時の被駆動体の変形を防止することができ、そのため、アクチュエータのストローク位置に応じたタイミングを精度良く検出できるという効果がある。
また、アクチュエータのストローク位置の差に対応した正確なタイミング差を精度良く検出することができるという効果がある。
スイッチ動作の機能性を向上させるだけでなく、操作子の動作を司る作用力発生装置としても機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示す断面構造図である。
【図２】  本発明の他の実施の形態を示す断面構造図である。
【図３】  本発明のさらに他の実施の形態を示す断面構造図である。
【図４】  従来の電子楽器の鍵盤機構の概要を示す説明図である。
【図５】  図４中に示したスイッチ駆動機構の従来例を示す断面構造図である。
【符号の説明】
１…基板、２，２２，３２…被駆動体、２ａ，２２ａ，３２ａ…ベース部、２ｂ，２２ｂ，３２ｂ…ヒンジ部、２ｃ，２２ｃ，３２ｃ…被駆動体本体部、２ｄ…第１の凹部、２ｅ…第２の凹部、２ｆ，２２ｆ…第１の内ドーム、２ｇ，２２ｇ…第２の内ドーム、２ｈ…第３の凹部、２ｉ…第４の凹部、２ｊ…外ドームを設けた場合のスカート部の位置、３ａ，２３ａ…第１の可動接点、３ｂ，２３ｂ…第２の可動接点
【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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