(57)【要約】【課題】フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置において、鍵のタッチ感を改善できるようにする。【解決手段】鍵３の揺動に連動して円弧運動するプランジャ１５と、フレームに固定されて前記プランジャ１５を挿通させる略筒状の電磁石１７，１９とを備えるソレノイド７からなり、該プランジャ１５がその円弧運動の方向に沿って延びる円弧形状に形成され、少なくとも前記円弧運動の方向をなす前記プランジャ１５の長手方向の一端１５ｂが磁性体からなることを特徴とする鍵駆動装置１を提供する。【選択図】図１
2008268911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、
前記鍵の揺動に連動して円弧運動するプランジャと、前記フレームに固定されて前記プランジャを挿通させる略筒状の電磁石とを備えるソレノイドからなり、
該プランジャが、その円弧運動の方向に沿って延びる円弧形状に形成され、
少なくとも前記円弧運動の方向をなす前記プランジャの長手方向の一端が、磁性体からなることを特徴とする鍵駆動装置。
【請求項２】
前記鍵に連結されて前記鍵の揺動に連動するように揺動可能に支持され、かつ、自重により前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する錘部材を備え、
前記プランジャが、該錘部材の揺動の支点軸を中心とした円弧形状に形成されると共に、その他端が前記錘部材に一体的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の鍵駆動装置。
【請求項３】
前記プランジャが、前記鍵の揺動の支点軸を中心とした円弧形状に形成されると共に、その他端が前記鍵に一体的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の鍵駆動装置。
【請求項４】
前記鍵に連結されて前記鍵の揺動に連動するように揺動可能に支持され、かつ、自重により前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する錘部材を備え、
前記プランジャが、その自重によって前記鍵を他方の揺動方向に付勢する質量体として構成されていることを特徴とする請求項３に記載の鍵駆動装置。
【請求項５】
前記プランジャの一端が、他の部分の径寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鍵駆動装置。
【請求項６】
前記プランジャが、その長手方向に直交する前記電磁石の断面の中心よりも前記円弧形状の外周側に寄せて配されていることを特徴とする請求項1から請求項５のいずれか１項に記載の鍵駆動装置。
【請求項７】
前記電磁石が前記プランジャの長手方向に沿って２つ並べて配されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の鍵駆動装置。
【請求項８】
前記プランジャの一端が、前記長手方向の両端に磁極を形成した永久磁石からなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の鍵駆動装置。
【請求項９】
磁性体からなり、前記電磁石の外周側を覆うように略筒状に形成されたヨークを備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の鍵駆動装置。
【請求項１０】
前記円弧形状の外周側における前記ヨークの肉厚寸法が、前記円弧形状の内周側における前記ヨークの肉厚寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項９に記載の鍵駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アコースティックピアノ等の自然鍵盤楽器は、例えば押鍵に伴って回動するハンマーが弦を打つことにより生の音が発生するように構成されている。この種の自然鍵盤楽器には鍵とハンマーとの間に所謂アクション機構が設けられており、演奏者はこのアクション機構によって鍵から独特の反力（鍵制動力）を受けるようになっている。すなわち、自然鍵盤楽器においては、アクション機構を設けることにより、これに特有の鍵のタッチ感が得られるようになっている。
一方、電子キーボードのように電子音を発生する従来の電子鍵盤楽器には、鍵を初期位置に復帰させるスプリングや錘部材等の機械的な機構が設けられており、押鍵の際にスプリングや錘部材の復帰力に抗して鍵を操作するようになっている。このため、電子鍵盤楽器における鍵のタッチ感が、自然鍵盤楽器におけるタッチ感とは大きく異なってくる。
【０００３】
従来では、この電子鍵盤楽器でも自然鍵盤楽器と同様のタッチ感が得られるように、鍵を駆動して押鍵に対する反力を変化させるための鍵駆動装置やこれを制御する制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、鍵駆動装置としては、例えばソレノイドが用いられている。
このような構成においては、例えば特許文献２に示すように、上記反力を変化させることができるようにソレノイドを構成するプランジャが鍵に連結されている。ここで、支点を中心に揺動する鍵は、複数の部材（中間部材や軸等）からなる摺動機構を介して、直線運動するソレノイドのプランジャに連結されている。すなわち、摺動機構が揺動する鍵と直線運動するプランジャとの連結部分に生じるずれを吸収している。
【特許文献１】特許第３７７２４９１号公報
【特許文献２】特許第３１９１３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載のように、プランジャと鍵とが複数の部材からなる摺動機構を介して連結されている場合には、これら複数の部材間にがたつきが生じるため、制御装置による鍵駆動装置の制御が困難となり、押鍵時における鍵のタッチ感に不自然さが残ってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑み、鍵のタッチ感を改善することができる鍵駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の鍵駆動装置は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、前記鍵の揺動に連動して円弧運動するプランジャと、前記フレームに固定されて前記プランジャを挿通させる略筒状の電磁石とを備えるソレノイドからなり、該プランジャが、その円弧運動の方向に沿って延びる円弧形状に形成され、少なくとも前記円弧運動の方向をなす前記プランジャの長手方向の一端が、磁性体からなることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の鍵駆動装置は、前記鍵に連結されて前記鍵の揺動に連動するように揺動可能に支持され、かつ、自重により前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する錘部材を備え、前記プランジャが、該錘部材の揺動の支点軸を中心とした円弧形状に形成されると共に、その他端が前記錘部材に一体的に固定されていることを特徴とする。
なお、鍵に連結される錘部材は、鍵を他方の揺動方向に揺動させるように手動で押鍵する際に、その自重により押鍵動作の反力を発生する役割を果たすものである。
【０００８】
さらに、本発明の鍵駆動装置は、前記プランジャが、前記鍵の揺動の支点軸を中心とした円弧形状に形成されると共に、その他端が前記鍵に一体的に固定されていることを特徴とする。
【０００９】
これらの発明に係る鍵駆動装置によれば、電磁石に電流を流した際にこの電磁石の磁力がプランジャの一端に作用することでプランジャが円弧運動することになるため、鍵を駆動することができる。ここで、プランジャは鍵や錘部材の揺動に即した円弧形状に形成されているため、プランジャを鍵や錘部材に一体的に固定しても、プランジャを筒状の電磁石の内側に挿通させることができる。
また、手動で押鍵する際にも、円弧形状のプランジャが鍵の揺動に連動して円弧運動するため、上述と同様に、プランジャを鍵や錘部材に一体的に固定しても、プランジャを筒状の電磁石の内側に挿通させることができる。
【００１０】
なお、前記プランジャが前記鍵に一体的に固定されている場合には、前記鍵に連結されて前記鍵の揺動に連動するように揺動可能に支持され、かつ、自重により前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する錘部材を備え、前記プランジャが、その自重によって前記鍵をその揺動方向の他方に付勢する質量体として構成されていてもよい。
このように構成した場合には、プランジャが錘部材に対するカウンターウェイトとして機能すると共に、これら錘部材及びプランジャの自重によって鍵及び錘部材を含めた系全体の慣性モーメントが増大するため、別個の錘を鍵に固定することなく、手動で押鍵する際の動的な質量感、及び、弾き応え感を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の鍵駆動装置は、前記プランジャの一端が、他の部分の径寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする。
この場合には、プランジャ全体を磁性体により形成したとしても、電磁石の磁力がプランジャの一端に最も大きく作用するため、電磁石の磁力によりプランジャを確実に円弧運動させることができる。そして、プランジャ全体を磁性体で形成することで、プランジャの製造が容易となるため、鍵駆動装置の製造効率の向上、及び、製造コストの削減を図ることができる。
なお、鍵に固定されたプランジャを質量体として機能させる場合には、前述のように径寸法大きく形成することで、プランジャの重さを効果的に増加させることもできる。
【００１２】
さらに、本発明の鍵駆動装置は、前記プランジャが、その長手方向に直交する前記電磁石の断面の中心よりも前記円弧形状の外周側に寄せて配されていることを特徴とする。
電磁石がプランジャと同様の円弧形状をなすようにコイル線を多数回巻いて構成されている場合には、電磁石のうち円弧形状の内周側と外周側とでコイル線の密集度が異なるため、前記内周側における電磁石の磁界の強さが前記外周側における磁界の強さよりも強くなる。
ここで、上述のようにプランジャを配置することで、プランジャの円弧運動の方向に交差する方向に関してプランジャの一端に作用する磁界の強さを略均等とすることができる、すなわち、前記交差方向に関してプランジャの一端に作用する電磁石の磁力を低く抑えることができる。このため、小さい電力でもプランジャを効率よく駆動することが可能となり、また、鍵の駆動制御を容易に行うことができる。
【００１３】
また、本発明の鍵駆動装置は、前記電磁石が前記プランジャの長手方向に沿って２つ並べて配されていることを特徴とする。
この構成の場合には、プランジャの一端がこれら２つの電磁石の間に配されている状態において、通電する電磁石を選択的に切り替えることで、プランジャの一端が鉄等の単なる磁性体であっても、プランジャの移動方向（駆動方向）を容易に切り替えることができる。したがって、鍵を押鍵方向と同一方向及び逆方向の両方に駆動することができる。例えば、押鍵動作に際しては、鍵を駆動して鍵の反力を選択的に増加・減少させることが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明の鍵駆動装置は、前記プランジャの一端が、前記長手方向の両端に磁極を形成した永久磁石からなることを特徴とする。
この場合には、同一の電磁石に通電する電流の方向を切り替えるだけで、永久磁石を選択的に吸引・反発させることができるため、プランジャの駆動方向を容易に切り替えることができる。したがって、鍵を押鍵方向と同一方向及び逆方向の両方に駆動することができる。
【００１５】
また、本発明の鍵駆動装置は、磁性体からなり、前記電磁石の外周側を覆うように略筒状に形成されたヨークを備えることを特徴とする。
この場合には、電磁石に電流を流した際に、その周囲に生じる磁界を安定させることができるため、電磁石に流す電流が小さくても、プランジャの一端を駆動する駆動力を十分に得ることができる。すなわち、省電力で鍵を駆動することが可能となる。
【００１６】
さらに、本発明の鍵駆動装置は、前記円弧形状の外周側における前記ヨークの肉厚寸法が、前記円弧形状の内周側における前記ヨークの肉厚寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする。
この場合には、電磁石がプランジャと同様の円弧形状をなすようにコイル線を多数回巻いて構成されていても、円弧形状の内周側と外周側とで電磁石の磁界の強さを略均等とすることができる。このため、プランジャがその移動方向に直交する電磁石の断面の中心に配されていても、プランジャの移動方向に交差する方向に関してプランジャの一端に作用する磁界の強さを略均等とすることができる。したがって、小さい電力でもプランジャを効率よく駆動することが可能となり、また、鍵の駆動制御を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プランジャを鍵や錘部材に一体的に固定しても鍵を駆動することができるため、鍵や錘部材とプランジャとの間のがたつきを防止して押鍵時における鍵のタッチ感の改善を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１から図６を参照しながら、本発明の一実施形態に係る鍵駆動装置について説明する。
図１に示すように、鍵駆動装置１によって駆動される鍵３は、電子ピアノ等の鍵盤装置の筐体を構成するフレーム（不図示）に複数並べて配置されるものであり、その長手方向の後端３ｂ側を支点軸Ｆ１としてフレームに対して上下に揺動できるように支持されている。
鍵駆動装置１は、各鍵３に対応して一つずつ設けられるものであり、鍵３の下方側に配置されると共にフレームに対して揺動可能に取り付けられた略棒状の揺動レバー（錘部材）５と、これら鍵３及び揺動レバー５を駆動するソレノイド７とを備えている。
【００１９】
揺動レバー５は、その長手方向が鍵３の前後方向となるように配置されており、その中途部を支点軸Ｆ２として揺動できるようにフレームに支持されている。そして、揺動レバー５は、その前端５ａが鍵３の前端３ａに連結されているため、鍵３の揺動に連動して支点軸Ｆ２を中心に揺動することになる。
ここで、揺動レバー５の重心は上記支点軸Ｆ２よりも後端５ｂ側にずれているため、揺動レバー５の自重によって鍵３が揺動方向の一方（Ａ方向）に付勢されることになる。すなわち、揺動レバー５は錘としての役割を果たしており、これによってグランドピアノ等の自然鍵盤楽器に似たタッチ感を鍵３に持たせることができる。
【００２０】
なお、揺動レバー５の後端５ｂの下方側には、フレームに固定されて鍵３や揺動レバー５のＡ方向への揺動を規制する規制部材１１が配置されており、揺動レバー５は自重によってこの規制部材１１に当接することになる。そして、この当接状態においては、鍵３が静止した初期位置に配されることになる。また、揺動レバー５の後端５ｂが規制部材１１に当接した状態から他方の揺動方向（Ｂ方向）に揺動した位置にも、フレームに固定されて鍵３や揺動レバー５のＢ方向への揺動を規制する規制部材１３が配置されている。そして、図２に示すように、揺動レバーがこの規制部材１３に当接した状態においては、鍵３がＢ方向に押し切られた位置（以下、押し切り位置と呼ぶ。）に配されることになる。
以上のように、これら２つの規制部材１１，１３によって鍵３や揺動レバー５の揺動範囲が規定されている。
【００２１】
ソレノイド７は、鍵３及び揺動レバー５をＡ方向及びＢ方向に駆動するものであり、揺動レバー５に固定されると共に円弧形状に形成された略棒状のプランジャ１５と、フレームに固定されてプランジャ１５を挿通させる略筒状の電磁石１７，１９とを備えている。
プランジャ１５は、揺動レバー５のうち支点軸Ｆ２よりも後端５ｂ側の部分に一体的に固定されている。そして、プランジャ１５は、この揺動レバー５からＢ方向に突出して、揺動レバー５の支点軸Ｆ２を中心とした円弧形状をなしている。すなわち、プランジャ１５は、揺動レバー５を揺動させた際には、揺動レバー５の揺動に連動してその支点軸Ｆ２を中心に円弧運動し、プランジャ１５の長手方向はこの円弧運動の方向に一致することになる。
【００２２】
ここで、揺動レバー５とプランジャ１５の長手方向の基端（他端）１５ａとの固定は、例えば、ネジ留め、接着剤、溶接、ロウ付け、嵌め合いによって行われるとしてもよいし、揺動レバー５及びプランジャ１５の基端１５ａに相互に螺合するねじ山を形成してねじ込むとしても構わない。また、揺動レバー５及びプランジャ１５が同一の材料によって形成されている場合には、例えば、揺動レバー５及びプランジャ１５を一体成形するとしてもよい。
そして、プランジャ１５はその先端（一端）１５ｂを除いた部分が非磁性体からなり、前記先端１５ｂのみが鉄等の磁性体によって形成されている。また、プランジャ１５の径寸法は、その長手方向にわたって略同一となっている。
【００２３】
電磁石１７，１９は、揺動レバー５の揺動に伴うプランジャ１５の円弧運動の方向（移動方向）に沿って２つ並べて配されている。各電磁石１７，１９は、揺動レバー５の支点軸Ｆ２を中心とした円弧形状に形成されてプランジャ１５を挿通させる略筒状のボビン２１と、ボビン２１の外周に巻回されたコイル線２３，２５によって構成されている。そして、この実施形態においては、図３に示すように、プランジャ１５がその長手方向に直交するボビン２１の断面の中心Ｌ１に略一致するように配されている。また、図示例においては、２つの電磁石１７，１９が同一のボビン２１を共有しているが、例えば個別のボビンを備えるとしてもよい。
【００２４】
そして、前述したプランジャ１５の先端１５ｂは、鍵３及び揺動レバー５の揺動に応じて、これら２つの電磁石１７，１９の間で移動するようになっている。すなわち、図１に示すように、鍵３及び揺動レバー５が初期位置に配されている状態においては、プランジャ１５の先端１５ｂが揺動レバー５から離れて位置する第１の電磁石１７の近傍に配されるようになっている。また、図２に示すように、鍵３及び揺動レバー５が押し切り位置に配されている状態においては、プランジャ１５の先端１５ｂが、第１の電磁石１７よりも揺動レバー５の近くに位置する第２の電磁石１９の近傍に配されるようになっている。
そして、プランジャ１５の先端１５ｂは磁性体により形成されているため、例えば第１の電磁石１７に電流を流した際には、鍵３及び揺動レバー５がＡ方向に駆動されることになる。また、例えば第２の電磁石１９に電流を流した際には、鍵３及び揺動レバー５がＢ方向に駆動されることになる。なお、鍵３の駆動力は、各電磁石１７，１９に流す電流の大きさに応じて変化する。
【００２５】
また、鍵駆動装置１には、上述した構成のほかに、図４に示すように、前記２つの電磁石１７，１９への通電を制御して各鍵３の駆動制御を行う制御手段３１も設けられている。制御手段３１は、演奏者が手指で押鍵する手動演奏に際して鍵３を駆動制御するものであり、特に、グランドピアノ等の自然鍵盤楽器における鍵のタッチ感に近づけるための駆動制御を目的として構成されている。
この制御手段３１は、鍵３の揺動位置を検出する位置センサ３３、鍵３の揺動速度を検出する速度センサ３５、鍵３の揺動加速度を検出する加速度センサ３７を備えている。
【００２６】
また、制御手段３１は、増幅回路４１、Ａ／Ｄ変換器４３、演算回路４５、Ｄ／Ａ変換器４７及びドライバー４９を備えており、この構成によって位置センサ３３、速度センサ３５及び加速度センサ３７において検出された鍵３の動作状態に基づいて鍵３を駆動する制御が行われる。
さらに、この鍵駆動装置１には、メモリ部５１及び操作部５３が設けられており、メモリ部５１には、鍵駆動装置１を備える鍵盤装置や自然鍵盤楽器において手指で鍵３を押鍵操作した際のプロファイルデータが記憶されており、このプロファイルデータは、鍵３が初期位置から押し切り位置に至るまでのストロークと押鍵時に手指にかかる反力との関係として表されている（図６参照）。
【００２７】
なお、鍵盤装置のプロファイルデータ（図６における符号Ｃ）については、鍵駆動装置１によって鍵３を駆動しない場合のものがメモリ部５１に記憶されている。また、自然鍵盤楽器のプロファイルデータ（図６における符号Ｄ）については、複数種類の自然鍵盤楽器のものがメモリ部５１に記憶されている。さらに、これらプロファイルデータは、押鍵操作の速度に対応付けて多数記憶されている。
また、操作部５３は、例えば演奏者が前述した複数種類の自然鍵盤楽器の中から所定の自然鍵盤楽器のプロファイルデータを選択したり、選択した自然鍵盤楽器のプロファイルデータにおける反力の強弱等を変更する操作をするものであり、この操作部５３において入力したデータはメモリ部５１に記憶されるようになっている。
なお、自然鍵盤楽器のプロファイルデータの選択とは、鍵３のタッチ感のパターンを選択することを示している。また、自然鍵盤楽器のプロファイルデータにおける反力の強弱等の変更とは、例えばグランドピアノにおけるアクション機構のハンマーローラーがレバーを乗り越える際に発生するクリック感の強弱を変更すること等を示している。
【００２８】
以上のように構成された鍵盤装置において、鍵３を手指で押下操作する場合には、図６に示すように、予め操作部５３において、タッチ感パターンを選択したり、自然鍵盤楽器のプロファイルデータにおける反力の強弱を変更する等して各種データを入力しておく（ステップＳ１）。
そして、例えば、図１に示す初期位置から図２に示すように押し切り位置まで鍵３を押下操作すると、鍵３及び揺動レバー５がＢ方向に揺動してその後端５ｂが持ち上げられ、その慣性による操作反力が指に伝えられる。
【００２９】
また、この際には、図５に示すように、位置センサ３３、速度センサ３５及び加速度センサ３７から鍵３の揺動位置、揺動速度及び揺動加速度を示すセンサ信号が増幅回路４１に出力されて（ステップＳ２）、この増幅回路４１において増幅される（ステップＳ３）。そして、増幅されたセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器４３においてデジタル化されて演算回路４５に入力される（ステップＳ４）。
ここで、演算回路４５は、前記センサ信号に含まれる鍵３の揺動速度に応じた鍵盤装置のプロファイルデータＣ及び自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤ（図６参照）をメモリ部５１から読み出し（ステップＳ５）、また、操作部５３において入力された各種データも同様に読み出す（ステップＳ６）。そして、演算回路４５は、前記各種データに基づいて自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤを補正する。
【００３０】
さらに、図６に示すように、前述した２つのプロファイルデータＣ，Ｄの間に反力の差分Ｅ，Ｆがある場合には、鍵盤装置におけるプロファイルデータＣが自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤに近づくように、演算回路４５が、２つのコイル線２３，２５のいずれか一方に電流を流すための指令信号を作成する。なお、この指令信号には、選択されたコイル線２３，２５に流す電流の大きさも含まれている。
具体的には、例えば鍵盤装置におけるプロファイルデータＣの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤの反力値よりも低い場合（図示例における符号Ｅの場合）に、演算回路４５は、鍵盤装置のプロファイルデータＣの反力値を上げるために、第１のコイル線２３に電流を流して鍵３をＡ方向に駆動する（鍵３に反力を付与する）指令信号を作成する。そして、演算回路４５は、プロファイルデータＣの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤの反力値に略一致するように、第１のコイル線２３に流す電流の大きさも演算する。
【００３１】
また、例えば鍵盤装置におけるプロファイルデータＣの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤの反力値よりも高い場合（図示例における符号Ｆの場合）には、演算回路４５が、鍵盤装置のプロファイルデータＣの反力値を下げるために、第２のコイル線２５に電流を流して鍵３をＢ方向に駆動する（鍵３にアシスト力を付与する）指令信号を作成する。そして、演算回路４５は、プロファイルデータＣの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤの反力値に略一致するように、第２のコイル線２５に流す電流の大きさも演算する。
【００３２】
そして、以上のように演算された指令信号は、図５に示すように、演算回路４５からＤ／Ａ変換器４７に出力されると共にＤ／Ａ変換器４７においてアナログ化されて（ステップＳ７）、ドライバー４９に入力される。そして、指令信号はドライバー４９においてコイル線２３，２５に流す電流に変換され（ステップＳ８）、この電流がドライバー４９から指定されたコイル線２３，２５に流される（ステップＳ９）。
これによって、プランジャ１５が指定された方向に駆動されることになり（ステップＳ１０）、自然鍵盤楽器に極めて近い鍵３のタッチ感が付与されることになる。なお、ステップＳ１０の終了後には、演算回路４５が位置センサ３３からのセンサ信号に基づいて、押鍵動作が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、鍵３が初期位置に復帰していないと判断された場合には、ステップＳ２の処理が行われることになり、鍵３が初期位置に復帰したと判断された場合には、鍵３の駆動制御が終了する。
【００３３】
上述したように、この実施形態に係る鍵駆動装置１によれば、電磁石１７，１９のコイル線２３，２５に電流を流した際には、電磁石１７，１９の磁力がプランジャ１５の先端１５ｂに作用することでプランジャ１５が円弧運動することになるため、鍵３を駆動することができる。ここで、プランジャ１５は揺動レバー５の揺動に即した円弧形状に形成されているため、プランジャ１５を揺動レバー５に一体的に固定しても、プランジャ１５を筒状の電磁石１７，１９を構成するボビン２１の内側に挿通させることができる。
また、手動で押鍵する際にも、円弧形状のプランジャ１５が鍵３の揺動に連動して円弧運動するため、上述と同様に、プランジャ１５を揺動レバー５に一体的に固定しても、プランジャ１５を筒状のボビン２１の内側に挿通させることができる。
以上のことから、この鍵駆動装置１によれば、揺動レバー５とプランジャ１５との間のがたつきを防止して押鍵時における鍵３のタッチ感の改善を図ることができる。
【００３４】
さらに、２つの電磁石１７，１９をプランジャ１５の円弧運動の方向に沿って配列することで、プランジャ１５の先端１５ｂが２つの電磁石１７，１９の間に配されている状態で、通電する電磁石１７，１９のコイル線２３，２５を選択的に切り替えることで、プランジャ１５の先端１５ｂが鉄等の単なる磁性体であっても、プランジャ１５の駆動方向を用意に切り替えることができる。したがって、鍵３を押鍵方向と同一方向（Ｂ方向）及び逆方向（Ａ方向）の両方に駆動することができる。すなわち、上述したように、押鍵動作に際して、鍵３を駆動して鍵３の反力を選択的に増加・減少させることが可能となる。
【００３５】
なお、上記実施形態において、ソレノイド７はプランジャ１５及び２つの電磁石１７，１９を備えるとしたが、例えば図７に示すように、これらの構成に加えて、鉄等の磁性体からなり、２つの電磁石１７，１９の外周側を覆うように略筒状に形成されたヨーク６３を備えるとしてもよい。
この構成の場合には、各電磁石１７，１９のコイル線２３，２５に電流を流した際に、その周囲に生じる磁界を安定させることができるため、コイル線２３，２５に流す電流が小さくても、プランジャ１５の先端１５ｂを駆動する駆動力を十分に得ることができ、省電力で鍵３を駆動することが可能となる。そして、この構成のソレノイド６１の場合には、上記実施形態のソレノイド７と比較してコイル線２３，２５に流す電流を半分から１／３程度まで減少させることができる。
なお、上記構成においては、ヨーク６３が２つの電磁石１７，１９の両方を覆うように１つだけ形成されているが、これに限ることはなく、例えば各電磁石１７，１９を個別に覆うように２つ形成されるとしても構わない。
【００３６】
また、上記実施形態においては、プランジャ１５がその長手方向に直交するボビン２１の断面の中心Ｌ１に略一致するように配されるとしたが、例えば図８に示すように、プランジャ１５がボビン２１の中心Ｌ１よりも円弧形状の外周側に寄せて配されることがより好ましい。
これは、各電磁石１７，１９がプランジャ１５と同様の円弧形状をなすようにコイル線２３，２５を多数回巻いて構成されている場合には、各電磁石１７，１９のうち円弧形状の内周側と外周側とでコイル線２３，２５の密集度が異なるため、前記内周側における電磁石１７，１９の磁界の強さが前記外周側における磁界の強さよりも強くなるが、上述のようにプランジャ１５を配置することで、プランジャ１５の円弧運動の方向に交差する方向に関してプランジャ１５の先端１５ｂに作用する磁界の強さを略均等とすることができるためである。すなわち、上述のようにプランジャ１５を配置した場合には、前記交差方向に関してプランジャ１５の先端１５ｂに作用する電磁石１７，１９の磁力を低く抑えることができる。したがって、上記構成の場合には、小さい電力でもプランジャ１５を効率よく駆動することが可能となり、また、鍵３の駆動制御を容易に行うことができる。
【００３７】
なお、上述した効果を奏する他の構成としては、例えば図９に示すように、各電磁石１７，１９の外周側に磁性体からなる略筒状のヨーク６５を設けると共に、円弧形状の外周側におけるヨーク６５の肉厚寸法ｔ１を内周側におけるヨーク６５の肉厚寸法ｔ２よりも大きく形成することが挙げられる。
この構成の場合には、各電磁石１７，１９がプランジャ１５と同様の円弧形状をなすようにコイル線２３，２５を多数回巻いて構成されていても、円弧形状の内周側と外周側とで各電磁石１７，１９の磁界の強さを略均等とすることができる。このため、例えばプランジャ１５がその長手方向に直交するボビン２１の断面の中心Ｌ１に配されていても、プランジャ１５の長手方向に交差する方向に関してプランジャ１５の先端１５ｂに作用する磁界の強さを略均等とすることができる。したがって、上述したように、小さい電力でもプランジャ１５を効率よく駆動することが可能となり、また、鍵３の駆動制御を容易に行うことができる。
【００３８】
また、プランジャ１５の径寸法はその長手方向にわたって略同一であるとしたが、例えば図１０，１１に示すように、プランジャ１５の先端１５ｂが他の部分の径寸法よりも大きくなるように形成されるとしても構わない。
この場合には、プランジャ１５全体を磁性体により形成したとしても、各電磁石１７，１９の磁力がプランジャ１５の先端１５ｂに最も作用するため、電磁石１７，１９の磁力によりプランジャ１５を確実に駆動することができる。そして、プランジャ１５全体を磁性体で形成することで、打抜き加工や鍛造加工等によりプランジャ１５を容易に製造することができ、鍵駆動装置や鍵盤装置の製造効率の向上、及び、製造コストの削減を図ることができる。
また、プランジャ１５全体を磁性体により形成した場合には、例えば揺動レバー５のうち支点軸Ｆ２よりも後端５ｂ側の部分を鉄等の磁性体によって形成することで、プランジャ１５と揺動レバー５の後端５ｂの部分とを一体成形することが可能となり、これらを容易に製造することができる。
【００３９】
また、上述した全てのソレノイド７，６１は、いずれも２つの電磁石１７，１９を備えるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵３をＡ方向及びＢ方向の両方に駆動できるように構成されていればよい。
したがって、例えば図１２に示すように、ソレノイド７１は、上記実施形態と同様のボビン２１及びボビン２１の外周に巻回されたコイル線２４からなる１つの電磁石１８と、円弧形状に形成されてボビン２１の内側に挿通させるプランジャ１６とを備えて構成されるとしても構わない。そして、この構成においては、プランジャ１６の先端１６ｂが、その長手方向の両端に磁極を形成した永久磁石からなる。
【００４０】
この場合には、電磁石１８のコイル線２４に通電する電流の方向を切り替えるだけで、永久磁石からなるプランジャ１６の先端１６ｂを選択的に吸引・反発させることができるため、プランジャ１６の駆動方向を容易に切り替えることができる。したがって、この構成の場合でも、鍵３をＡ方向及びＢ方向の両方に駆動することができる。
なお、この構成のソレノイド７１を上記実施形態の制御手段で駆動制御する場合には、鍵盤装置及び自然鍵盤楽器のプロファイルデータＣ，Ｄの間に存在する反力の差分Ｅ，Ｆ（図６参照）を少なくするように、演算回路４５がコイル線２４に流す電流の方向及び電流の大きさを含む指令信号を作成し、ドライバー４９が指令信号に応じてコイル線２４に所定方向の電流を流せばよい。
【００４１】
例えば、図示例のようにプランジャ１６が配されている状態において、鍵盤装置のプロファイルデータＣの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤの反力値よりも低い場合（図示例における符号Ｅの場合）には、プランジャ１６を電磁石１８の磁力で反発させるように、コイル線２４に第１の方向の電流を流せばよい。また、例えば、鍵盤装置のプロファイルデータＣの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータＤの反力値よりも高い場合（図示例における符号Ｆの場合）には、プランジャ１６を電磁石１８の磁力で吸引するように、コイル線２４に第１の方向とは逆の第２の方向の電流を流せばよい。
また、１つの電磁石１８のみを備えた構成の場合でも、例えば図１３に示すように、鉄等の磁性体からなり、電磁石１８のコイル線２４の外周側を覆うように略筒状に形成されたヨーク６７を設けることで、図１２に示したソレノイド７１と比較してコイル線２４に流す電流を半分から１／３程度まで減少させることができる。
【００４２】
また、ソレノイド７，６１，７１を構成するプランジャ１５，１６の基端１５ａは、揺動レバー５に固定されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵３の揺動に連動して円弧運動するように配置されると共にこの円弧運動の方向に沿って延びる円弧形状に形成されていればよい。
すなわち、例えば図１４に示すように、プランジャ１５の基端１５ａは鍵３の前端３ａに一体的に固定されるとしてもよい。この場合、プランジャ１５やボビン２１は鍵３の支点軸Ｆ１を中心とした円弧形状に形成すればよく、また、電磁石１７，１９はこのプランジャ１５を挿通させる位置に配されていればよい。さらに、鍵３とプランジャ１５の基端１５ａとの固定は、上記実施形態と同様に、例えば、ネジ留め、接着剤、溶接、ロウ付け、嵌め合いによって行われるとすればよい。
この構成の場合でも、プランジャ１５が鍵３の揺動に即した円弧形状に形成されているため、上述のようにプランジャ１５を鍵３に一体的に固定しても、ボビン２１の内側に挿通させることができる。したがって、揺動レバー５とプランジャ１５との間のがたつきを防止して押鍵時における鍵３のタッチ感の改善を図ることができる。
【００４３】
さらに、プランジャ１５が、鍵３に一体的に固定されている場合には、所定の質量を有して、鍵３を他方の揺動方向（Ｂ方向）に付勢する質量体として構成されていてもよい。この場合には、プランジャ１５が揺動レバー５に対するカウンターウェイトとして機能すると共に、これら揺動レバー５及びプランジャ１５の自重によって鍵３及び揺動レバー５を含めた系全体の慣性モーメントが増大するため、別個の錘を鍵に固定することなく、手動で押鍵する際の動的な質量感、及び、弾き応え感を向上させることができる。なお、押鍵時の静荷重を一定に保持するためには、揺動レバー５の質量をプランジャ１５の質量増加分に応じて増加させればよい。
具体的に、プランジャ１５の重さを効果的に増加させるためには、例えば図１０，１１のように、プランジャ１５の先端１５ｂを他の部分の径寸法よりも大きく形成してもよいが、例えば図１５に示すように、プランジャ１５の基端１５ａを他の部分の径寸法よりも大きく形成してもよい。ただし、プランジャ１５の先端１５ｂの径寸法の拡大は、ボビン２１の内径寸法によって制限されてしまうため、押鍵された状態でもボビン２１内に挿入されないプランジャ１５の基端１５ａの径寸法を拡大する方が、プランジャ１５の重さをより効果的に増加させることができる。
【００４４】
ところで、鍵３の慣性モーメントを増大させるためには、質量体をできる限り鍵３の前端３ａ側に寄せて設けることが効果的である。また、プランジャ１５を鍵３の前端３ａ側に寄せて設けることは、ソレノイド７，６１，７１による鍵３の駆動力を小さくすることができる点でも効果的である。さらに、揺動レバー５の連結部５ａ等も、鍵３の前端３ａ部分に配置することが好ましい。このような理由から、鍵３の前端３ａには鍵駆動装置の機能部品が集中して配置される傾向にあるが、プランジャ１５自体を質量体として構成してプランジャ１５に複数の機能を持たせることによって、鍵３の前端３ａ部分のスペースを有効に活用することができる。
【００４５】
また、上記実施形態の制御手段３１は、鍵３の動作状態を検出する動作検出センサとして、位置センサ３３、速度センサ３５、加速度センサ３７の３つを備えるとしたが、少なくともこれらのうち１つを備えていればよい。すなわち、例えば位置センサ３３のみが設けられている場合には、鍵３の揺動位置を微分することで鍵３の揺動速度及び加速度を算出すればよい。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る鍵駆動装置を示す概略側断面図である。
【図２】図１の鍵駆動装置において鍵を初期位置から揺動させた状態を示す概略側断面図である。
【図３】図１の鍵駆動装置を構成するソレノイドを示す拡大側断面図である。
【図４】図１の鍵駆動装置に備える他の構成を示すブロック図である。
【図５】図１の鍵駆動装置において、鍵の駆動制御を示すフローチャートである。
【図６】図４のメモリ部に記憶される鍵盤装置および自然鍵盤楽器のプロファイルデータの一例である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置のソレノイドを示す拡大側断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置のソレノイドを示す拡大側断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置のソレノイドを示す拡大側断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置のソレノイドを示す拡大側断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置のソレノイドを示す拡大側断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置のソレノイドを示す拡大側断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置のソレノイドを示す拡大側断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置を示す概略側断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置を示す概略側断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・鍵駆動装置、３・・・鍵、５・・・揺動レバー（錘部材）、７，６１，７１・・・ソレノイド、１５，１６・・・プランジャ、１５ａ・・・基端（他端）、１５ｂ，１６ｂ・・・先端（一端）、１７，１８，１９・・・電磁石、６３，６５，６７・・・ヨーク、Ｆ１，Ｆ２・・・支点軸、Ｌ１・・・中心
【図１】
2008268911.tif 000003
【図２】
2008268911.tif 000004
【図３】
2008268911.tif 000005
【図４】
2008268911.tif 000006
【図５】
2008268911.tif 000007
【図６】
2008268911.tif 000008
【図７】
2008268911.tif 000009
【図８】
2008268911.tif 000010
【図９】
2008268911.tif 000011
【図１０】
2008268911.tif 000012
【図１１】
2008268911.tif 000013
【図１２】
2008268911.tif 000014
【図１３】
2008268911.tif 000015
【図１４】
2008268911.tif 000016
【図１５】
2008268911.tif 000017