(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
演奏者の演奏操作に伴って支点を中心に初期位置から押切位置の範囲内で回動する演奏操作子と、前記演奏操作子に荷重を与える質量体と、前記演奏操作子の動作を検出する動作検出手段と、前記演奏操作子に対して力を加えるアクチュエータと、前記動作検出手段からの検出結果に応じて予め定めた前記初期位置に戻す方向の演奏反力を前記演奏者に与えるように前記アクチュエータを制御する力覚制御手段と、が設けられた鍵盤装置において、
前記質量体は、前記演奏操作子に与えられる前記初期位置に戻す方向の荷重が前記演奏者に与える前記演奏反力の最大値よりも大きくなるように構成され、
前記演奏操作子に対して前記押切位置に回動する方向に力を加えるように前記アクチュエータが、設けられている
ことを特徴とする鍵盤装置。
【請求項２】
演奏者の演奏操作に伴って支点を中心に初期位置から押切位置の範囲内で回動する演奏操作子と、前記演奏操作子に荷重を与える質量体と、前記演奏操作子の動作を検出する動作検出手段と、前記演奏操作子に対して力を加えるアクチュエータと、前記動作検出手段からの検出結果に応じて予め定めた前記初期位置に戻す方向の演奏反力を前記演奏者に与えるように前記アクチュエータを制御する力覚制御手段と、前記演奏操作子を前記初期位置に戻す方向に付勢するバネと、が設けられた鍵盤装置において、
前記質量体及び前記バネの両者によって前記演奏操作子に与えられる前記初期位置に戻す方向の荷重が前記演奏者に与える前記演奏反力の最大値よりも大きくなるように前記質量体及び前記バネが、設けられ、
前記演奏操作子に対して前記押切位置に回動する方向に力を加えるように前記アクチュエータが、設けられている
ことを特徴とする鍵盤装置。
【請求項３】
演奏情報に応じて前記演奏操作子に対して前記押切位置に回動する方向に力を加えるように前記アクチュエータを制御して自動演奏を行う自動演奏手段が、設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鍵盤装置。
【請求項４】
前記演奏操作子が、鍵盤又は／及びペダルから構成されていることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の鍵盤装置。
【請求項５】
前記質量体が、前記演奏操作子の支点よりも前側に配置され、
前記アクチュエータが、前記演奏操作子の支点よりも前側の前記演奏操作子の下側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の鍵盤装置。
【請求項６】
前記質量体が、前記演奏操作子の支点の前後に配置され、
前記アクチュエータが、前記演奏操作子の支点よりも前側の前記演奏操作子の下側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の鍵盤装置。
【請求項７】
前記質量体が、前記演奏操作子の支点の前後に配置され、
前記アクチュエータが、前記演奏操作子の前記支点よりも後側の前記演奏操作子の下側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の鍵盤装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵盤装置に係り、特に、鍵盤やペダルといった演奏操作子に力を加えて自動演奏及びタッチ感の付与を実行する鍵盤装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鍵盤装置には、人が指で鍵盤（演奏操作子）を演奏する手動演奏モードと、装置自体が鍵盤を駆動する自動演奏モードと、を有するものがあった。ところで、自然楽器のピアノの鍵盤は、鍵操作によってハンマを駆動し、弦をたたいて楽音を発生させる。一方、電子楽器の鍵盤はハンマ等の機械的要素を駆動する必要がないので、簡易な構成で作られるのが一般的である。このため、電子楽器を演奏した場合、鍵盤のタッチ感が自然楽器とかなり異なったものとなってしまう。そこで、手動演奏モードにあっては、例えば電動アクチュエータを用いて鍵に対して初期位置に戻す方向に力を加えて、感触が重く感じられるようにし、電子楽器の鍵盤のタッチ感を自然楽器の鍵盤のタッチ感に近づけている。一方、自動演奏モードにあっては、アクチュエータを用いて鍵に対して押切位置に回動する方向に力を加えて、楽曲の進行に合わせて鍵盤が沈むようにされている。
【０００３】
このような鍵盤装置においては、鍵盤に対して初期位置に戻す方向及び押切位置に回動する方向の２方向にアクチュエータを駆動させる必要がある。このため、上下２個のアクチュエータを設け、これらを個別に駆動制御する方式が知られている。しかしながら、この方式では２つのアクチュエータを設ける必要があり、コスト的に問題があった。そこで、例えば、１つのプランジャの駆動方向に２つのソレノイドコイルを並べて配置して、２つのソレノイドコイルを切り替え制御することでプランジャを双方向に駆動させるものが提案されている（特許文献１）。しかしながら、この場合も、１つのプランジャに２つのソレノイドコイルを設ける必要があり、コスト的に問題があった。また、カムを用いてプランジャとソレノイドコイルとの位置関係を変えることによりプランジャを双方向に駆動させるものも提案されている（特許文献２）。しかしながら、この場合もカムの機構を設ける必要があり、コスト的に問題がある。
【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】
【０００４】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、自動演奏、力覚制御の両方を安価に実行することができる鍵盤装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、演奏者の演奏操作に伴って支点を中心に初期位置から押切位置の範囲内で回動する演奏操作子と、前記演奏操作子に荷重を与える質量体と、前記演奏操作子の動作を検出する動作検出手段と、前記演奏操作子に対して力を加えるアクチュエータと、前記動作検出手段からの検出結果に応じて予め定めた前記初期位置に戻す方向の演奏反力を前記演奏者に与えるように前記アクチュエータを制御する力覚制御手段と、が設けられた鍵盤装置において、前記質量体は、前記演奏操作子に与えられる前記初期位置に戻す方向の荷重が前記演奏者に与える前記演奏反力の最大値よりも大きくなるように構成され、前記演奏操作子に対して前記押切位置に回動する方向に力を加えるように前記アクチュエータが、設けられていることを特徴とする鍵盤装置に存する。
【０００６】
請求項２記載の発明は、演奏者の演奏操作に伴って支点を中心に初期位置から押切位置の範囲内で回動する演奏操作子と、前記演奏操作子に荷重を与える質量体と、前記演奏操作子の動作を検出する動作検出手段と、前記演奏操作子に対して力を加えるアクチュエータと、前記動作検出手段からの検出結果に応じて予め定めた前記初期位置に戻す方向の演奏反力を前記演奏者に与えるように前記アクチュエータを制御する力覚制御手段と、前記演奏操作子を前記初期位置に戻す方向に付勢するバネと、が設けられた鍵盤装置において、前記質量体及び前記バネの両者によって前記演奏操作子に与えられる前記初期位置に戻す方向の荷重が前記演奏者に与える前記演奏反力の最大値よりも大きくなるように前記質量体及び前記バネが、設けられ、前記演奏操作子に対して前記押切位置に回動する方向に力を加えるように前記アクチュエータが、設けられていることを特徴とする鍵盤装置に存する。
【０００７】
請求項３記載の発明は、演奏情報に応じて前記演奏操作子に対して前記押切位置に回動する方向に力を加えるように前記アクチュエータを制御して自動演奏を行う自動演奏手段が、設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鍵盤装置に存する。
【０００８】
請求項４記載の発明は、前記演奏操作子が、鍵盤又は／及びペダルから構成されていることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の鍵盤装置に存する。
【０００９】
請求項５記載の発明は、前記質量体が、前記演奏操作子の支点よりも前側に配置され、前記アクチュエータが、前記演奏操作子の支点よりも前側の前記演奏操作子の下側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の鍵盤装置に存する。
【００１０】
請求項６記載の発明は、前記質量体が、前記演奏操作子の支点の前後に配置され、前記アクチュエータが、前記演奏操作子の支点よりも前側の前記演奏操作子の下側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の鍵盤装置に存する。
【００１１】
請求項７記載の発明は、前記質量体が、前記演奏操作子の支点の前後に配置され、前記アクチュエータが、前記演奏操作子の前記支点よりも後側の前記演奏操作子の下側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の鍵盤装置に存する。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１、３〜７記載の発明によれば、質量体が、質量体によって演奏操作子に与えられる初期位置に戻す方向の荷重が演奏者に与える演奏反力の最大値よりも大きくなるように設けられているので、アクチュエータにより演奏操作子に対して押切位置に回動する方向に力を加えて力覚制御することができる。このため、自動演奏時も力覚制御時も演奏子に対して押切位置に回動する方向に駆動するアクチュエータによって行うことができ、自動演奏、力覚制御の両方を安価に実行することができる。
【００１３】
請求項２〜７記載の発明によれば、質量体及びバネが、質量体及びバネの両者によって演奏操作子に与えられる初期位置に戻す方向の荷重が演奏者に与える演奏反力の最大値よりも大きくなるように設けられているので、アクチュエータにより演奏操作子に対して押切位置に回動する方向に力を加えて力覚制御することができる。このため、自動演奏時も力覚制御時も演奏子に対して押切位置に回動する方向に駆動するアクチュエータによって行うことができ、自動演奏、力覚制御の両方を安価に実行することができる。また、演奏操作子に初期位置に戻す方向に付勢するバネが設けられているため、力覚制御中にアクチュエータに発生させる力を軽減することができ、コストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。鍵盤装置１は、例えばアコースティックピアノ（以下生ピアノ）に用いられるものである。図１に示すように、第１実施形態における鍵盤装置１は、ダンパ機構２と、ペダルユニット３と、突上棒４と、突上棒スライスガイド５と、アクチュエータとしてのアクチュエータユニット６と、質量体ユニット７と、を備えている。以下説明において、鍵盤装置１の「上下左右前後」は演奏時の演奏者側からみた正立状態における「上下左右前後」を意味する。
【００１５】
ダンパ機構２は、ダンパ８と、ダンパ支持棒９と、ダンパレバー１０と、鍵並び方向に延設された多数鍵共通のダンパバー１１などと、から構成されている。ダンパ８は、通常、弦１２の上側から押圧することにより、弦１２の自由な振動を阻止している。ダンパ支持棒９は、その長手方向が上下方向に沿って配置されていて、上端がダンパ８に固定されて設けられ、下端が後述するダンパレバー１０に支点Ｃ１を中心に回動可能に固定されて設けられている。ダンパレバー１０は、その長手方向が前後方向に沿って配置されていて、前側に支点Ｃ１を中心に回動可能にダンパ支持棒９の下端が固定されていて、後側に支点Ｃ２を中心に回動可能にダンパバー１１が固定されている。そして、このダンパレバー１０の前端の下側には、棚板１３上に配置された白鍵１４、黒鍵１５の後端が配置されている。よって、演奏者が白鍵１４、黒鍵１５を打鍵すると、白鍵１４、黒鍵１５の後端が上方に上がりフェルト１６を介してダンパレバー１０の前端を押し上げる。これにより、ダンパ支持棒９が上方に押し上げられ、ダンパ８が弦１２から離れる。
【００１６】
また、上記ダンパバー１１は、後述するアクチュエータユニット６、突上棒４などを介して演奏操作子としてのダンパペダル１７（以下単にペダル１７と略記する）に接続されていて、ペダル１７が踏み込まれるとダンパバー１１が上方に押し上げられるようになっている。よって、演奏者がペダル１７を踏み込むと支点Ｃ２を中心に回転してダンパバー１１が上方に押し上げられ、これに伴ってダンパレバー１０の前端側が押し上げられる。これにより、各当接部１０ａ、１０ｂが当接してダンパレバー１０の前端側が押し上げられて、ダンパ支持棒９が上方に押し上げられる。そして、ダンパ８が弦１２から離れる。
【００１７】
上記ペダルユニット３は、ペダルボックス１８と、ペダル１７と、上限ストッパ１９と、下限ストッパ２０など、を備えている。ペダルボックス１８は、略箱型に形状されていて、後述するペダル１７などを収容している。ペダル１７は、前後方向に長尺状になるように設けられている。ペダル１７は、ペダルボックス１８の上面に設けられたペダル支持部２１に軸支されていて、演奏者の演奏操作に伴って初期位置から押切位置の範囲内で支点Ｃ３を中心に回動する。ペダル１７の前端は、ペダルボックス１８の前面に設けられた開口から突出するように設けられていて、演奏者が踏込操作を行えるようになっている。また、ペダル１７の後端は、ペダルボックス１８の後面に設けられた開口から突出するように設けられていて、後述する突上棒４に取り付けられている。
【００１８】
上下限ストッパ１９、２０は、ゴムなどから構成されていて、該ストッパ１９は、ペダル１７の支点Ｃ３よりも後側のペダルボックス１８の上面に配置されている。上限ストッパ１９は、ペダル１７を踏み切ってペダル１７が押切位置に達したときに支点Ｃ３よりも後側と当接してペダル１７の回動を規制するストッパである。下限ストッパ２０は、ペダル１７の支点Ｃ３よりも後側のペダルボックス１８下面に配置されている。下限ストッパ２０は、図１に示すようにペダル１７の踏込操作が行われてない初期位置のときに当接してペダル１７の回動を規制するストッパである。
【００１９】
上記突上棒４は、その長手方向が上下方向に沿うようにアクチュエータユニット６のコア２２とペダル１７の後端とを連結する。上記突上棒４の下端は、ペダル１７の後端に対して支点Ｃ４を中心に回動可能に固定されている。突上棒４の上端は、鍵盤装置１本体の棚板１３に固定された後述するアクチュエータユニット６のコア２２の下端に固定されている。また、突上棒４には、後述する質量体２３に固定されたナット２４と螺合するオネジ部２５が設けられている。突上棒スライスガイド５は、ペダルボックス１８外部の上面に取り付けられていて、突上棒４を挿入する長孔ガイド孔２６が設けられている。突上棒スライスガイド５は、突上棒４が前後左右にブレたときに突上棒４と当接して突上棒４の前後左右のブレを規制して上下方向に案内する。
【００２０】
アクチュエータユニット６は、磁性フレーム２７と、コイル２８と、スペーサ２９と、コア２２と、シャフト３０と、動作検出手段としての位置センサ３１など、から構成されている。磁性フレーム２７は、強磁性体から構成されていて、その内部にコイル２８が収容されている。磁性フレーム２７は、ヨーク３２と、蓋体３３と、から構成されている。ヨーク３２は、下側が開口された円筒状の受容部３４と、この受容部３４の開口縁に設けられたフランジ部３５と、から構成されている。上記受容部３４の上面には、後述するシャフト３０の上端が突出する開口部３６が設けられている。蓋体３３は、略円盤状に設けられていて、ヨーク３２の受容部３４の開口を塞ぐように配置される。蓋体３３には、後述するコア２２の下端が突出する開口部３７と、この開口部３７の縁部から下方に向かって立設したガイド壁３８と、が設けられている。ガイド壁３８は、後述するコア２２が前後左右にブレたときにコア２２と当接してコア２２の前後左右のブレを規制して上下方向に案内する。
【００２１】
コイル２８は、コア２２を中心とする周回導線からなる。スペーサ２９は、ゴムなどから構成されていて、蓋体３３とコイル２８との間に配置されたガタツキ緩衝材である。コア２２は、ヒステリシスループ面積の小さい高比透磁率磁性体から構成されていて、軸芯が上下方向に平行になるように上述したコイル２８の中心に配置されている。コア２２は、ペダル１７が踏み込まれていない初期位置のときにコア２２の下端がコイル２８から突出するように後述するバネとしての圧縮バネ３９により付勢されている。シャフト３０は、コア２２の上側に固定されている。シャフト３０は、その上端がヨーク３２の開口部３６から突出して、後述するダンパ機構２のダンパバー１１に接合されている。位置センサ３１は、ヨーク３２の上面に配置されていて、フォトリフレクタ型光センサでありダンパバー１１との接離を光の送受光にて検出することで、シャフト３０の位置が検出され、ペダル１７の位置が検出されるセンサである。位置センサ３１は、光検出型でなく、バネを利用した圧力センサでもよい。
【００２２】
上述したアクチュエータユニット６によれば、コイル２８に電流を流すとコア２２をコイル２８内に引き込む力（上側に向かう力）が加えられる。これにより、コア２２が、突上棒４を介してペダル１７のペダル支持部２１よりも後で上向きに、即ちペダル１７を押切位置に回動する力を発生する。またこのとき、シャフト３０が、ダンパバー１１を上方に押し上げて、ダンパ８が弦１２から離れる。コイル２８に流す電流を大きくするに従ってコア２２をコイル２８に引き込む力が大きくなり、ペダル１７を押し入れ途中で軽くなるように作用する。
【００２３】
上述した質量体ユニット７は、カバー本体４０と、このカバー本体４０内に質量体２３と、ナット２４と、下限ストッパ４１と、圧縮バネ３９など、を備えている。カバー本体４０は、上側が開口され、かつ、底面に突上棒４を挿入する前後方向に長孔とした挿入孔４２が設けられた円筒状の受皿部４３と、この受皿部４３の開口縁に設けられたフランジ部４４と、から構成されている。このカバー本体４０は、棚板１３の下面に取り付けられる。質量体２３は、例えば円盤状に形成されていて、その中央に上述した突上棒４を挿入する挿入孔４５が設けられている。また、質量体２３は、その上面中央に後述する圧縮バネ３９を収容する凹状のえぐり部４６が形成されている。ナット２４は、そのネジ孔と質量体２３の挿入孔４５とが上下方向に並ぶように、質量体２３のえぐり部４６の底面に固定されている。このナット２４のネジ孔に突上棒４のオネジ部２５を螺合することにより、質量体２３と突上棒４とは一体化されて固定される。そして、質量体２３は、突上棒４を介してペダル１７を初期位置に戻す方向にペダル１７に荷重を与える。
【００２４】
下限ストッパ４１は、ゴムなどから構成されていて、カバー本体４０の下面に配置されている。下限ストッパ４１は、図１に示すようにペダル１７の踏込操作が行われていない初期位置のときに質量体２３の下面と当接してペダル１７の回動範囲を規制するストッパである。この下限ストッパ４１にも突上棒４が挿入される挿入孔４７が形成されている。圧縮バネ３９は、質量体２３のえぐり部４６と蓋体３３との間に設けられている。圧縮バネ３９は、質量体２３、突上棒４を介してペダル１７を初期位置に戻す方向に付勢するように設けられている。
【００２５】
次に、上述した構成のペダルユニット３、アクチュエータユニット６及び質量体ユニット７の取付手順について説明する。まず、予めコア２２を抜いた状態でアクチュエータユニット６を組み立てておく。その後、棚板１３の下方から上方に向けてアクチュエータユニット６を棚板１３に設けた取付孔４８に挿入した後、ネジＮ１によってヨーク３２のフランジ部３５と蓋体３３とを棚板１３にネジ止めして、アクチュエータユニット６を棚板１３に固定する。次に、カバー本体４０の底面に下限ストッパ４１を配置して、質量体２３及びコア２２が固定された突上棒４を上方からカバー本体４０に設けた挿入孔４２へ挿入する。その後、質量体２３のえぐり部４６に圧縮バネ３９を配置しつつ、コア２２を開口部３７及びコイル孔２８ａに挿入し、カバー本体４０のフランジ部４４をネジＮ２にて棚板１３下面に固着する。このとき、コイル２２の下端と突上棒４の上端とはリンク結合部Ｒにて前後方向に折曲可能に結合したので組立操作しやすくなっている。この結合部Ｒはペダル１７の上下動における前後のクリアランスに対応している。そして、突上棒４の下端とペダル１７の後端とを支点Ｃ４を中心に回動可能に固定する。
【００２６】
次に、上述した圧縮バネ３９と質量体２３との両者が、ペダル１７に与える荷重について図２を参照して以下説明する。図２（Ａ）の実線で示すように、ペダル１７の踏み込みが浅くダンパバー１１のフェルト部１１ａがレバー１０の当接部１０ａに当接しない間ａは、質量体ユニット７の静荷重分及び圧縮バネ３９のバネ圧分を持ち上げるためにペダル１７の初期位置から変位量の増加に対して緩やかに演奏者に与えるべき演奏反力が増加する。さらにペダル１７が踏み込まれ、フェルト部１１ａが当接部１０ａに当接しダンパ８が一部の弦１２から離れ始める（ｂ点）とペダル１７の変位量の増加に対する演奏反力が増加する。またさらにペダル１７が踏み込まれてダンパ８が完全に全部の弦１２から離れる（ｃ点）上記バネ圧及び上記質量体静荷重によって再びペダル１７の変位量の増加に対して緩やかに演奏反力が増加する（ｄ領域）。その後、ペダル１７が押切位置に達する（ｅ点）と、一点鎖線で示すようにペダル１７が上限ストッパ１９に当たり演奏反力が急増する。
【００２７】
そこで、初期位置から押切位置にかけて常に、点線で示す圧縮バネ３９及び質量体２３の両者によってペダル１７を初期位置に戻す荷重が、ペダル１７が演奏者に通常与えるべき演奏反力よりも大きくなる（例えば実線の反力）ように圧縮バネ３９及び質量体２３が各位を設定する。そして、図２（Ｂ）に示すように、アクチュエータユニット６によって点線から実線を差し引いた力を押切位置に回動する方向にペダル１７に加えれば、ペダル１７の踏切操作に応じて図２（Ａ）の実線で示すような初期位置に戻す方向の演奏反力を演奏者に与えることができる。わかりやすく言えば、少し重めの力を圧縮バネ３９及び質量体２３にてペダル１７にかけておき、演奏操作と同時に０〜所定値分だけ軽くするように電磁駆動させるのである。上記所定値を大きく取れば踏み込み途中のいずれか又は初期時から踏み込み力をゼロ以下、即ち足が吸い込まれるような感覚にすることも可能である。このようにさせるのが、後述する自動演奏モードである。
【００２８】
次に、上述した構成の鍵盤装置１の電気構成図について図３を参照して以下説明する。同図に示すように、鍵盤装置１は、位置センサ３１、駆動制御部４９、設定操作子５０、メモリ５１などが、バス５２を介してＣＰＵ５３にそれぞれ接続されて構成される。ＣＰＵ５３は、各種制御プログラムに従って動作して鍵盤装置１全体の制御を司る。位置センサ３１は、上述したようにペダル１７の位置を検出し、検出した位置情報をバス５２を介してＣＰＵ５３に出力する。駆動制御部４９は、アクチュエータユニット６が電気的に接続されていて、バス５２から指令値を受信するとその指令値に応じた電流をアクチュエータユニット６のコイル２８に対して供給して、アクチュエータユニット６を動作させる。設定操作子５０は、例えば演奏者が手動演奏モードと自動演奏モードとの何れかを選択するための操作が行われる操作子を含み、前記所定値を特定値に設定する操作子を含んでいる。音色に連動するように構成するなら、その音色設定操作子も含む。メモリ５１は、鍵盤装置１内に設けられたＲＯＭやＲＡＭ、ＨＤＤ、フラッシュメモリといった記憶媒体である。メモリ５１には、上述した図２（Ｂ）に示すようなペダル１７の位置と、アクチュエータユニット６に発生させるペダル１７を押切位置に回動する方向の力と、の関係を示すテーブルが記憶されている。
【００２９】
次に、上述した構成の鍵盤装置１の動作について以下説明する。まず、手動演奏モードに設定されているときの動作について説明する。手動演奏モードにおいてＣＰＵ５３は、力覚制御手段として働き、定期的に位置センサ３１が検出したペダル１７の位置を取り込む。その後、ＣＰＵ５３は、メモリ５１に記憶された図２（Ｂ）に示すテーブルから取り込んだペダル１７の位置に対応するアクチュエータユニット６に発生させる力を求めて、その求めた力に応じた指令値を駆動制御部４９に対して送信する。これにより、図２（Ｂ）に示すようなペダル１７を押切位置に押す方向の力がアクチュエータユニット６に発生する。そして、ペダル１７の踏込操作に応じて図２（Ａ）の実線で示すような初期位置に戻す方向に演奏反力を演奏者に与えることができる。
【００３０】
なお、ペダル１７が押切位置に達して上限ストッパ１９に当接した後はアクチュエータユニット６が発生する力は一定になるが、上限ストッパ１９からの反力が作用して演奏者には図２（Ａ）中の一点鎖線に示すような反力が与えられる。また、演奏者がペダル１７を踏み込むと、突上棒４、コア２２、シャフト３０を介してダンパバー１１が押し上げられる。ダンパバー１１が押し上げられると、上述したようにダンパ８が弦１２から離れる方向に移動する。
【００３１】
次に、自動演奏モードに設定されているときの動作について説明する。自動演奏モードにおいてＣＰＵ５３は、自動演奏手段として働き、メモリ５１内に記憶された演奏データに基づいてアクチュエータユニット６を駆動させて、アクチュエータユニット６にペダル１７を押切位置に回動する方向の力を発生させる。このとき、ＣＰＵ５３は、当然、図２の点線で示す力よりも大きい力をアクチュエータユニット６に発生させる。これにより、ペダル１７は押切位置に向けて駆動する。
【００３２】
上述した実施形態によれば、質量体２３及び圧縮バネ３９によってペダル１７に与えられる初期位置に戻す方向の荷重がペダル１７の位置に応じて予め定めた演奏者に与えるべき演奏反力よりも大きくなるように質量体２３及び圧縮バネ３９が、設けられ、ペダル１７に対して押切位置に回動する方向に力を加えるようにアクチュエータユニット６が、設けられている。これにより、アクチュエータユニット６によりペダル１７に対して押切位置に回動する方向に力を加えて力覚制御することができる。このため、自動演奏時も力覚制御時もペダル１７に対して押切位置に回動する方向に駆動する一方向駆動のアクチュエータユニット６によって行うことができ、自動演奏、力覚制御の両方を安価に実行することができる。
【００３３】
また、上述した実施形態によれば、ペダル１７に初期位置に戻す方向に付勢する圧縮バネ３９が設けられている。この圧縮バネ３９により、ペダル１７に与える初期位置に戻す方向の荷重を少なくすることができるので、アクチュエータユニット６に発生させる力を軽減することができ、コストダウンを図ることができる。
【００３４】
なお、上述した第１実施形態によれば、生ピアノに組み込んで、アクチュエータユニット６によりペダル１７の力覚制御とダンパ８の押し上げとを同時に行っていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、ダンパ機構２のない電子楽器に適用してアクチュエータユニット６によりペダル１７の力覚のみを行わせてもよい。
【００３５】
また、上述した実施形態によれば、アクチュエータユニット６のコア２２を上向きに駆動してペダル１７の力覚制御とダンパ８の押し上げとを同時に行っていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、アクチュエータユニット６の力をペダル１７の支点Ｃ３よりも前側に作用させる、又は、アクチュエータユニット６及びペダル１７の支点Ｃ３よりも後側間に反転機構を用いる。さらに、アクチュエータユニット及びダンパバー１１間に反転機構を用いれば、アクチュエータユニット６のコア２２を下向きに駆動させてもペダル１７の力覚制御とダンパ８の押し上げとを同時に行うことができる。コイル２８に流す電流が大きくなると発熱して生ピアノでは弦１２の調子が変化してしまうという問題があるが、この場合、コア２２を下向きに駆動させるので、重力に逆らわずにコア２２を駆動させることができ、コイル２８に流す電流を小さくできる。このため、発熱による弦１２の調子の変化を防止することができる。
【００３６】
また、上述した実施形態によれば、圧縮バネ３９及び質量体２３の両者によりペダル１７に初期位置に戻す方向の荷重を与えていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、質量体２３のみによってペダル１７に初期位置に戻す方向の荷重を与えてもよい。
【００３７】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態を図４及び図５に基づいて説明する。なお、図４において、図１について上述した第１実施形態で既に説明した部分と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。鍵盤装置１は、例えば電子鍵盤楽器に用いられるものである。図４に示すように、鍵盤装置１は、演奏操作子、鍵盤としての白鍵１４及び黒鍵１５と、フレーム５４と、質量体２３と、白鍵１４、黒鍵１５の回動範囲の上限、下限をそれぞれ規制する上限ストッパ１９及び下限ストッパ２０と、アクチュエータユニット６と、を備えている。上記白鍵１４及び黒鍵１５は、左右方向に複数並設されている。フレーム５４は、棚板１３上に配置される底壁５５と、底壁５５の前端から立設する口棒壁５６と、底壁５５の後端から立設した後側に近づくに従って高さが高くなるテーパ壁５７と、棚板１３上に配置される底壁５８と、底壁５８の前端から立設する立壁５９と、テーパ壁５７の後端及び立壁５９間に設けられた棚板１３と平行な水平壁６０と、を備えている。なお、水平壁６０は、立壁５９の上端よりも低い位置に設けられている。このフレーム５４の水平壁６０よりも上側の立壁５９には、白鍵１４及び黒鍵１５が上下方向に回動可能となるように白鍵１４及び黒鍵１５の後端部を支持する鍵支持部６１（回動支点）が設けられている。白鍵１４及び黒鍵１５は、鍵支持部６１に軸支されている。
【００３８】
質量体２３は、作動部６２と、前後方向に延びる棒状部６３と、質量部６４と、で構成されている。質量体２３は、フレーム５４のテーパ壁５７に設けた質量体支持部６５に軸支されている。作動部６２の前端は上下に二股に分かれていて、白鍵１４及び黒鍵１５から下側に向かって突出する作用部６７の下端部に設けられた連結片６６を挟んでいる。棒状部６３は、上記作動部６２と後述する質量部６４とを連結する。質量部６４は、立壁５９よりも後側に設けられていて、棒状部６３よりも大きく設けられていて白鍵１４及び黒鍵１５に荷重を与える。
【００３９】
上述した上限ストッパ１９及び下限ストッパ２０は、質量体２３と当接して白鍵１４、黒鍵１５の回動範囲を規制するストッパである。上限ストッパ１９は水平壁６０の下面に設けられている。そして、演奏者が白鍵１４を押鍵すると作用部６７が作動部６２を押し下げ、質量体２３が質量体支持部６５を回動中心として図４（Ａ）において反時計回りに回動して、質量体２３の棒状部６３と上限ストッパ１９とが当接すると押し切り状態となる。一方、下限ストッパは２０、底壁５８の上面に設けられている。そして、演奏者が離鍵すると、質量体２３が質量体支持部６５を回動中心として図４（Ａ）において時計回りに回動して、質量部６４と下限ストッパ２０とが当接すると初期位置となる。
【００４０】
アクチュエータユニット６は、棒状部６３の質量体支持部６５側に対向するように棚板１３上に設けられている。アクチュエータユニット６は、図４（Ｂ）に示すように、磁性フレーム２７と、コイル２８と、コア２２と、シャフト３０と、位置センサ３１など、から構成されている。上述した第１実施形態のアクチュエータユニット６と異なる点は、蓋体３３の構成である。蓋体３３は、略円盤状に設けられていて、ヨーク３２の受容部３４の開口を塞ぐように配置されている。蓋体３３には、上方に向かって立設したガイド壁３８が設けられている。ガイド壁３８は、コア２２が前後左右にブレたときにコア２２と当接してコア２２の前後左右のブレを規制して上下方向に案内する。第２実施形態のアクチュエータユニット６において、蓋体３３以外の部分は第１実施形態と同等であるためその詳細な説明は省略する。これらアクチュエータユニット６は、棚板１３上に設けられていて、磁性フレーム２７のフランジ部３５を棚板１３にネジ止めすることにより、磁性フレーム２７を棚板１３に固定する。
【００４１】
次に、上述した質量体２３が、白鍵１４に与える荷重について図５を参照して以下説明する。白鍵１４の位置に応じて演奏者に与えるべき演奏反力は図５（Ａ）の実線に示すようになる。そこで、初期位置から押切位置にかけて常に、点線に示す質量体２３が白鍵１４に与える初期位置に戻す方向の荷重が、実線で示す白鍵１４により演奏者に与えるべき演奏反力よりも大きくなるように質量体２３が設けられている。そして、図５（Ｂ）に示すようにアクチュエータユニット６によって点線から実線を差し引いた力を押切位置に回動する方向に白鍵１４に加えれば、白鍵１４の演奏操作に応じて図５（Ａ）の実線で示すような初期位置に戻す方向の演奏反力を演奏者に与えることができる。また、第２実施形態における鍵盤装置１の電気構成図は、図３について上述した第１実施形態と同様のためここでは詳細な説明を省略する。ただし、メモリ５１には、図５（Ｂ）に示すようなテーブルが記録されている。
【００４２】
次に、上述した構成の鍵盤装置１の動作について以下説明する。まず、手動演奏モードに設定されているときの動作について説明する。ＣＰＵ５３は、定期的に位置センサ３１が検出した白鍵１４の位置を取り込む。その後、ＣＰＵ５３は、メモリ５１に記憶された図５（Ｂ）に示すテーブルから取り込んだ白鍵１４の位置に対応するアクチュエータユニット６に発生させる力を求めて、その求めた力に応じた指令値を駆動制御部４９に対して送信する。これにより、図５（Ｂ）に示すような白鍵１４を押切位置に回動する方向の力がアクチュエータユニット６に発生する。そして、白鍵１４の演奏操作に応じて図５（Ａ）の実線で示すような初期位置に戻す方向の演奏反力を演奏者に与えることができる。
【００４３】
なお、白鍵１４が上限ストッパ１９に当接した後はアクチュエータユニット６から白鍵１４に与える力は一定になるが、上限ストッパ１９からの反力が作用して演奏者には一点鎖線に示すような演奏反力が与えられる。上述した第２実施形態では、白鍵１４について説明していたが、黒鍵１５についてもは、白鍵操作が行われる場合のてこ比に応じた乗数処理を白鍵テーブルに施したものとして力覚制御が行われる。次に、自動演奏モードに設定されているときの動作について説明する。ＣＰＵ５３は、メモリ５１内に記憶された演奏データに基づいてアクチュエータユニット６を駆動させて、アクチュエータユニット６に白鍵１４及び黒鍵１５を押切位置に回動する方向の力を発生させる。このとき、ＣＰＵ５３は、当然、図５の点線で示す力よりも大きい力をアクチュエータユニット６に発生させる。これにより、白鍵１４及び黒鍵１５は押切位置に向けて駆動する。
【００４４】
上述した実施形態によれば、質量体２３によって白鍵１４及び黒鍵１５に与えられる初期位置に戻す方向の荷重が白鍵１４及び黒鍵１５の位置に応じて予め定めた演奏者に与えるべき演奏反力よりも大きくなるように質量体２３が、設けられ、白鍵１４及び黒鍵１５に対して押切位置に押す方向に力を加えるようにアクチュエータユニット６が、設けられている。これにより、アクチュエータユニット６により白鍵１４及び黒鍵１５に対して押切位置に押す方向に力を加えて力覚制御することができる。このため、自動演奏時も力覚制御時もペダル１７に対して押切位置に押す方向に駆動するアクチュエータユニット６によって行うことができ、自動演奏、力覚制御の両方を安価に実行することができる。
【００４５】
また、上述したようにアクチュエータユニット６を質量体２３の質量体支持部６５近くに設けることにより、アクチュエータユニット６の駆動ストロークを小さくすることができ、設定自由度が増す。
【００４６】
第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。第２実施形態と第３実施形態とで異なる点は、質量体２３の構成と、アクチュエータユニット６の構成と、圧縮バネ３９を設けた点である。第２実施形態では、質量体２３は、白鍵１４及び黒鍵１５の下側に設けられていて、白鍵１４及び黒鍵１５の回動に伴って質量体支持部６５を中心に回動するように設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。第３実施形態では、質量体２３は白鍵１４及び黒鍵１５の支点Ｃ６よりも前側に配置されている。アクチュエータユニット６は、支点Ｃ６よりも前側の白鍵１４及び黒鍵１５の下面に配置されている。アクチュエータユニット６は、第１〜第２実施形態と同様に、白鍵１４及び黒鍵１５を押切位置に回動する方向に力を加えるように設けられている。即ち、アクチュエータユニット６は、白鍵１４及び黒鍵１５を下方向に引っ張る力が発生するように設けられている。アクチュエータユニット６は、また、第１実施形態と同様にアクチュエータユニット６を介して白鍵１４及び黒鍵１５を初期位置に戻す方向に付勢する圧縮バネ３９を設けるようにしてもよい。
【００４７】
次に、上述した質量体２３が、白鍵１４及び黒鍵１５に与える荷重について説明する。白鍵１４及び黒鍵１５の位置に応じて白鍵１４及び黒鍵１５に発生させたい反力は図５（Ａ）の実線に示すようになる。そこで、初期位置から押切位置にかけて常に、質量体２３及び圧縮バネ３９が白鍵１４、黒鍵１５に与える初期位置に戻す方向の荷重が、図５（Ａ）の実線で示す白鍵１４、黒鍵１５により演奏者に与えるべき演奏反力よりも大きくなるように質量体２３及び圧縮バネ３９が設けられている。なお、質量体２３及び圧縮バネ３９により白鍵１４、黒鍵１５に与える荷重は、図２（Ａ）の点線に示すように押切位置に近づくに従って大きくなる。そして、アクチュエータユニット６によって質量体２３及び圧縮バネ３９が白鍵１４、黒鍵１５に与える荷重から白鍵１４、黒鍵１５により演奏者に与えるべき演奏反力を差し引いた力を押切位置に回動する方向に白鍵１４、黒鍵１５に加えれば、白鍵１４及び黒鍵１５の演奏操作に応じて図５（Ａ）の実線で示すような初期位置に戻す方向の演奏反力を演奏者に与えることができる。
【００４８】
第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態を図７に基づいて説明する。第２実施形態と第４実施形態とで異なる点は、質量体２３の構成と、アクチュエータユニット６の構成と、圧縮バネ３９を設けた点である。第４実施形態では、質量体２３を白鍵１４及び黒鍵１５の支点Ｃ６よりも前側及び後側の両方に配置されている。アクチュエータユニット６は、第３実施形態と同様に、支点Ｃ６よりも前側の白鍵１４及び黒鍵１５の下面に配置されている。アクチュエータユニット６は、第１〜第３実施形態と同様に、白鍵１４及び黒鍵１５を押切位置に回動する方向に力を加えるように設けられている。即ち、アクチュエータユニット６は、白鍵１４及び黒鍵１５を下方向に引っ張る力が発生するように設けられている。アクチュエータユニット６は、また、第１実施形態と同様にアクチュエータユニット６を介して白鍵１４及び黒鍵１５を初期位置に戻す方向に付勢する圧縮バネ３９を設けるようにしてもよい。上述した質量体２３及び圧縮バネ３９が、白鍵１４及び黒鍵１５に与える荷重、鍵盤装置１の動作については第３実施形態と同様のためここでは詳細な説明は省略する。
【００４９】
第５実施形態
次に、本発明の第５実施形態を図８に基づいて説明する。第４実施形態と第５実施形態とで異なる点は、アクチュエータユニット６の構成である。第４実施形態では、アクチュエータユニット６は、支点Ｃ６よりも前側の白鍵１４及び黒鍵１５の下面に配置されていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図８に示すように、アクチューエータユニット６を支点Ｃ６よりも後側の白鍵１４及び黒鍵１５の下面に配置してもよい。この場合、アクチュエータユニット６は、第１〜第４実施形態と同様に、白鍵１４及び黒鍵１５を押切位置に回動する方向に力を加えるように設けられている。即ち、アクチュエータユニット６は、白鍵１４及び黒鍵１５を上側に押す力が発生するように設けられている。
【００５０】
なお、上述した第１〜第５実施形態においては、初期位置（ストローク０）でアクチュエータユニット６に力を発生させる必要があるが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、ペダル１７や白鍵１４、黒鍵１５といった演奏操作子にタッチセンサを設けて、タッチセンサにより演奏操作子が操作されていることが検出されているときのみアクチュエータユニット６に力を発生させて、省電力化を図ってもよい。
【００５１】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明をグランドピアノに適用した場合のペダルユニット及びダンパ機構の一部を示す断面図である。
【図２】（Ａ）中の点線は、ペダルの位置に対する圧縮バネ及び質量体の両者がペダルに与える荷重の関係を示すグラフであり、（Ａ）中の実線は、ペダルの位置に対する演奏者に与えるべき演奏反力の関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、ペダルの位置に対するアクチュエータユニットに発生させるペダルを押切位置に回動する方向の力を示すグラフである。
【図３】図１に示す鍵盤装置の電気構成図である。
【図４】（Ａ）は、第２実施形態における本発明の鍵盤装置を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すアクチュエータユニットの断面図である。
【図５】（Ａ）中の点線は、白鍵の位置に対する質量体が白鍵に与える荷重の関係を示すグラフであり、（Ａ）中の実線は、白鍵の位置に対する演奏者に与えるべき演奏反力の関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、白鍵の位置に対するアクチュエータユニットに発生させる白鍵を押切位置に回動する方向の力を示すグラフである。
【図６】第３実施形態における本発明の鍵盤装置を示す断面概略図である。
【図７】第４実施形態における本発明の鍵盤装置を示す断面概略図である。
【図８】第５実施形態における本発明の鍵盤装置を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…鍵盤装置、６…アクチュエータユニット（アクチュエータ）、１４…白鍵（演奏操作子、鍵盤）、１５…黒鍵（演奏操作子、鍵盤）、１７…ペダル（演奏操作子）、２３…質量体、３１…位置センサ（動作検出手段）、３９…圧縮バネ（バネ）、５３…ＣＰＵ（力覚制御手段、自動演奏手段）、Ｃ６…支点
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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