(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、
支点部を介して前記支持部材に対して揺動自在に配設された鍵と、
前記支持部材と前記鍵との両者が前記鍵の揺動範囲において互いに干渉し合うようにされ、干渉し合うことに応じたタッチ感が得られるタッチ感触可変機構とを備え、
前記タッチ感触可変機構は、中央片と、該中央片の両側を挟む２つの側部とを有し、前記鍵の下面に固着されている応力伝達部と、磁場中に置かれた際に粘性が変化する磁気粘性流体が満たされている容器部とから構成され、前記中央片の下端より下に位置する前記２つの側部のそれぞれに磁石が設けられており、前記鍵が押鍵された際に、前記中央片が前記容器部内に挿入されると共に、前記２つの側部が前記容器部の両側に位置されて、前記磁石の磁場に前記磁気粘性流体が置かれることを特徴とする鍵盤装置。
【請求項２】
前記２つの側部に設けられている前記磁石が、前記鍵の押鍵終了時には、前記容器部より下に位置するようになることを特徴とする請求項１記載の鍵盤装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、良好なタッチ感を鍵に付与することができる鍵盤装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子楽器の鍵盤装置では、複数の鍵をそれぞれ支点部を介して鍵盤フレーム等の支持部材に回動自在に列設している。各鍵は一般にスプリング（バネ）によって復帰力を与えられており、押鍵時には鍵をその復帰力に抗して押圧して変位させるようになっている。したがって、その操作感すなわち鍵タッチ感はスプリングの反力によって大略決まるようになる。しかしながら、スプリングによる単純な反力では、アコースティックピアノのような鍵タッチを得ることができず、演奏感触が機械的になり、微妙な演奏感触を得難いものであった。そこで、このような電子楽器の鍵盤装置における鍵タッチ感を変化させるために種々の技術が開発されている。例えば、鍵に復帰力を付与するスプリングの強さを調整できるようにしたり、復帰習性が付与された鍵の回動支点付近と調整レバーとの間に別のスプリングを配設して、その調整レバーを外部操作で回動させることによって鍵の復帰力を調整する機構を設けたりして、押鍵時の鍵タッチ感を変化させるようにしたものがあった。また、重りを取付けたアームが鍵に連動するようにしたアクション機構を設けてピアノに近い鍵タッチ感が得られるようにした鍵盤装置も考えられていた。
【０００３】
ところで、アコースティックピアノにおいては、鍵をゆっくり押し下げたときに押鍵途中で荷重の変化があったり、押鍵速度によっても指に受ける反力が変化したりする。しかしながら、従来の鍵タッチ感を変化させるための手法は、物理的な機構により実現されていることからアコースティックピアノのタッチ感のような微妙な鍵タッチ感を実現することが困難であった。
これを解決するために、アクチュエータを用いて鍵に反力を与える装置が種々開発されている。この種の従来装置（特許文献１，２参照））においては、鍵の押下位置に応じて変動する反力をアクチュエータにより発生させて鍵に与えることにより、アコースティックピアノのような演奏感覚を生じさせるようにしている。
【特許文献１】特公平７−１１１６３１号公報
【特許文献２】特開平１０−１７７３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の鍵盤装置では、アクチュエータを用いて鍵に反力を与えている。アクチュエータとしては、コイル内に可動鉄心を備えるソレノイドが用いられており、コイルに流れる電流の２乗に比例した吸引力が可動鉄芯に生じ、この吸引力を利用して鍵に反力を与えている。そして、鍵の押下位置に対応した反力を求め、アクチュエータを用いて鍵に反力を与えていることから、従来の鍵盤装置では、制御系の構成が複雑になっていた。
ところで、従来から磁気粘性流体（ＭＲ流体）という磁場中に置かれた際に粘度が大幅に増加する流体が知られている。ＭＲ流体は、強磁性金属微粒子を媒体となる液体中に高濃度で分散させたスラリーで、外部磁場により磁化された粒子同士が強く引きつけ合うことにより高粘度になる。ＭＲ流体は、ダンパ等に利用することが研究されており、ＭＲ流体を用いると磁場により見かけの粘性抵抗の制御を行うことができる。しかしながら、鍵盤装置には応用されていなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、磁気粘性流体を利用して所望のタッチ感を鍵に付与することができる鍵盤装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の鍵盤装置は、支持部材と鍵との両者が鍵の揺動範囲において互いに干渉し合うようにされ、干渉し合うことに応じたタッチ感が得られるタッチ感触可変機構とを備え、タッチ感触可変機構は、中央片と、該中央片の両側を挟む２つの側部とを有し、前記鍵の下面に固着されている応力伝達部と、磁場中に置かれた際に粘性が変化する磁気粘性流体が満たされている容器部とから構成され、前記中央片の下端より下に位置する前記２つの側部のそれぞれに磁石が設けられており、前記鍵が押鍵された際に、前記中央片が前記容器部内に挿入されると共に、前記２つの側部が前記容器部の両側に位置されて、前記磁石の磁場に前記磁気粘性流体が置かれることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、押鍵時には、２つの側部に設けた磁石の作用により、粘度の増加した磁気粘性流体に挿入されていく中央片は大きな反力を受けるようになり、タッチ感が付与されるようになる。そして、押鍵終了時には磁石は容器部より下方へ位置するようになることから、粘度が減少した状態の磁気粘性流体に中央片が挿入されていくので、中央片は押鍵終了時には小さな反力しか受けないようになり、アコースティックピアノの鍵がもつ弱押鍵時の脱進感に類似したタッチ感を再現することもできるようになる。さらに、磁石の位置は中央片の下端より下方に位置しているため、離鍵時に中央片が引き出されていく方向の磁気粘性流体の部位は、常に磁石で形成される磁場からの影響が少ない位置にあり、その粘度は減少していることから、鍵は速やかに復帰していくようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の第１実施例にかかる鍵盤装置１００の構成を示す断面図を図１に示す。この鍵盤装置１００は、多数の白鍵アセンブリと黒鍵アセンブリとが配列されて構成されているが、その内の一つの白鍵アセンブリの部分が図１に示されている。
図１に示す第１実施例の鍵盤装置１００において、鍵１は、その基端部１ｂが鍵支持部材である鍵盤フレーム２のスリットの後端部に固設された円柱状の軸部材５に回動可能に嵌合されており、この軸部材５が鍵１の回動支点となっている。鍵１は基端部１ｂと鍵盤フレーム２との間に端部が回動自在に係着された板バネである鍵復帰バネ４によって、軸部材５を回動支点とする右旋方向の復帰力が与えられている。
【０００９】
また、鍵１の下面には鍵スイッチ３を操作する一対の脚部を有するアクチュエータ１ａが一体に形成されている。そして、鍵盤フレーム２の下部にプリント基板３ｃがほぼ平行に配設され、このプリント基板３ｃの上面に固定接点用パターン３ｂが設けられており、その各固定接点にそれぞれ僅かな間隙をもって対向する一対の可動接点が形成されている導電ゴムからなる可動部材３ａが配置されている。これにより、押鍵時にアクチュエータ１ａの下部に形成されている一対の脚部によって順次押圧されて閉じる押鍵速度センサを兼ねた鍵スイッチ３が構成されるようになる。さらに、鍵１の前部の下面には応力伝達部１１が固着されており、応力伝達部１１の下部は、タッチ感触可変機構１０に挿入されている。タッチ感触可変機構１０は、鍵１の押鍵時に反力を発生して応力伝達部１１に付与しており、これにより、鍵１の押鍵時にタッチ感触可変機構１０によりタッチ感が鍵１に与えられるようになる。さらに、鍵盤フレーム２に固着された鍵ガイド部２ａは、鍵１の前端部の左右方向の移動および鍵１の先端部のねじれを規制して上下方向の移動をガイドしている。この鍵ガイド部２ａは、押鍵時に鍵１の前端部下縁が当接してその下降ストロークを規制する下限ストッパと、鍵復帰時に鍵１のストッパ片が当接してその上昇位置を規制する上限ストッパとを備えている。
【００１０】
タッチ感触可変機構１０の第１の例の構成を示す断面図を図２に示す。
図２に示す構成のタッチ感触可変機構１０は、応力伝達部１１の下部が内部に挿入される干渉部２０と、干渉部２０の下部に設けられ強磁性体からなる発生磁界強化用の筒状ヨーク２２とを備えている。干渉部２０は略円筒状とされている容器部２０ａを有し、容器部２０ａの下面には凹部２０ｂが形成されていると共に、容器部２０ａ内は所定量の磁気粘性流体（ＭＲ（Magneto-Rheological Fluid）流体）で満たされている。また、容器部２０ａの材質は強磁性体ではないアルミ等の金属や樹脂製とされており、容器部２０ａの内面の上縁には磁性体リング２０ｃが固着されている。筒状ヨーク２２は強磁性体からなり、下面が閉じた円筒状の円筒部２２ｂと、下面の略中央からほぼ中心軸に沿って円筒部２２ｂ内に一体に立設されている断面が略円形の棒状部２２ａとから構成されている。この棒状部２２ａの周側面にはコイルが巻回されてコイル部２２ｃが構成されている。このコイル部２２ｃに電流を流すことにより、棒状部２２ａの開放されている先端と、円筒部２２ｂの開放面とされる先端周縁部との間に磁界が発生するようになり、ＭＲ流体２１は磁場中に置かれるようになる。そして、磁場中に置かれたＭＲ流体２１の粘度が磁場の強さに応じて増加するようになる。なお、この磁界の方向は応力伝達部１１の移動方向と略直交する方向となる。
【００１１】
干渉部２０内に挿入される応力伝達部１１は、円筒状に形成されており、その材質は強磁性体ではないアルミ等の金属や樹脂製とされている。応力伝達部１１は、鍵１の移動に伴い同方向に移動することから、押鍵時には下方へ移動するため干渉部２０内へ挿入されていくようになる。図２には、干渉部２０内へ応力伝達部１１が最も挿入された押鍵状態位置が図示されており、離鍵した際には鍵１と共に上方へ移動して離鍵状態位置で示す位置に応力伝達部１１の下端が位置するようになる。すなわち、離鍵状態位置と押鍵状態位置との間隔Ｓが鍵１の鍵ストロークとなる。そして、押鍵状態位置とされた応力伝達部１１において、ＭＲ流体２１の液面より上の位置において応力伝達部１１の側面に複数の空気孔１１ａが形成されている。この空気孔１１ａは、押鍵時に応力伝達部１１がＭＲ流体２１内に挿入されていく際に応力伝達部１１内から空気が抜ける孔になると共に、離鍵時に応力伝達部１１がＭＲ流体２１内から引き出されていく際に応力伝達部１１内に空気が取り入れられる孔になる。また、応力伝達部１１内の空気孔１１ａより上に磁石１２が嵌挿されている。この磁石２１が発生する磁界は容器部２０ａの上端に設けられている強磁性の磁性体リング２０ｃを通過するようになる。例えば、非押鍵時には、磁石１２の当該部分と磁性体リング２０ｃとは、互いに相異なる磁極とされ、押鍵時には同極となるようにされている。これにより、鍵盤装置１００が横倒しになったとしても、容器部２０ａから外部へ漏れ出ることを防止することができるようになる。すなわち、ＭＲ流体２１が容器部２０ａから漏れ出る経路とされる磁性体リング２０ｃと磁石１２との間が磁場中に置かれていることから、鍵盤装置１００が横倒しになっても上記漏れ出る経路に達したＭＲ流体２１の粘性が増加して漏れ出ないようになる。さらに、何らかの原因により前記磁性体リング２０ｃ内方にＭＲ流体２１の一部が付着しても、押鍵時に磁極が同極になることから押離鍵を繰り返すことにより、応力伝達部１１の側壁に付着したＭＲ流体を振り払うことができる。
【００１２】
ここで、押鍵時に鍵スイッチ３における固定接点用パターン３ｂからのスイッチ信号から押鍵速度あるいは押鍵加速度を検出して、検出した情報に基づいてＭＲ流体２１に印加される磁場の強さを変化させていくことにより、ＭＲ流体２１に応力伝達部１１が挿入されていく際の反力の大きさを制御することができる。この制御の仕方により、押鍵時に鍵１に所望のタッチ感を付与することができ、コイル部２２ｃに流す電流値を所定の時間変化をさせていくよう制御することでアコースティックピアノの鍵がもつタッチ感を再現することもできるようになる。
【００１３】
次に、本発明の第２実施例にかかる鍵盤装置１０１の構成を示す断面図を図３に示す。この鍵盤装置１０１も、多数の白鍵アセンブリと黒鍵アセンブリとが配列されて構成されているが、その内の一つの白鍵アセンブリの部分が図３に示されている。
図３に示す第２実施例の鍵盤装置１０１において、鍵１は、その基端部１ｂが鍵支持部材である鍵盤フレーム２のスリットの後端部に固設された円柱状の軸部材５に回動可能に嵌合されており、この軸部材５が鍵１の回動支点となっている。また、鍵盤フレーム２のスリットの前端部にも円柱状の軸部材９が固設されており、この軸部材９に、クランク状に形成されたハンマ６の後端部６ｂが回動可能に嵌合されている。この軸部材９がハンマ６の回動支点となっている。このハンマ６の後端部６ｂには、板バネ７の一端部が係止されており、板バネ７の他端部は基端部１ｂに回動自在に係着されている。この板バネ７により、ハンマ６は軸部材９を回動支点として右旋方向に付勢されていると共に、鍵１も軸部材５を回動支点として右旋方向に付勢されて、それぞれに復帰力が与えられている。
【００１４】
ハンマ６の基部には、下部に一対の脚部を有するアクチュエータ８が設けられており、両側部に鍵１の両側面下部に設けた凹部に係合する係合押圧部６ｃが設けられている。これにより、押鍵時に鍵１の下方への回動により凹部によって係合押圧部６ｃが押し下げられ、ハンマ６は板バネ７の付勢力に抗して押鍵方向に回動されるようになる。この時、鍵１とハンマ６との係合押圧部６ｃからそれぞれの支点である軸部材５，９までの距離は、ハンマ６の方が鍵１よりもはるかに短いので、鍵１の僅かな回動ストロークにより、ハンマ６の回動ストロークを数倍に拡大することができ、このハンマ６を設けることによっても、鍵１にタッチ感を与えることができる。また、鍵盤フレーム２の下部にプリント基板３ｃを平行に配設し、このプリント基板３ｃの上面に固定接点用パターン３ｂを設け、その各固定接点にそれぞれ僅かな間隙をもって対向する一対の可動接点が形成されている導電ゴムからなる可動部材３ａを配置する。これにより、押鍵時にアクチュエータ８の一対の脚部によって順次押圧されて閉じる押鍵速度センサを兼ねた鍵スイッチ３が構成されるようになる。
【００１５】
また、ハンマ６の先端部６ａは平板状に形成されており、先端部６ａの下面には応力伝達部１１が固着されている。応力伝達部１１の下部は、タッチ感触可変機構１０に挿入されており、タッチ感触可変機構１０は鍵１の押鍵時に反力を発生して応力伝達部１１に付与している。これにより、鍵１の押鍵時にタッチ感触可変機構１０によりタッチ感が与えられるようになる。この場合、上記したように鍵１の僅かな回動ストロークにより、ハンマ６の先端部６ａの回動ストロークを数倍に拡大することができることから、タッチ感触可変機構１０が小さな反力を発生するだけで、大きなタッチ感を鍵１に与えることができるようになる。タッチ感触可変機構１０は、鍵１の押鍵時に反力を発生して応力伝達部１１に付与しており、これにより、鍵１の押鍵時にタッチ感触可変機構１０によりタッチ感が鍵１に与えられるようになる。さらに、鍵盤フレーム２に固着された鍵ガイド部２ａが設けられているが、鍵ガイド部２ａの作用は前記したとおりなのでその説明は省略する。
【００１６】
次に、タッチ感触可変機構１０の第２の例の概略構成を示す断面図を図４に示す。
図４に示すタッチ感触可変機構１０は、電磁石を用いず永久磁石のみでも構築できる点を特徴としている。その他の点も有し、下記から明らかとなる。ＭＲ流体３４が満たされている容器部３２と強磁性体からなるヨーク３１とから構成されている。ヨーク３１は、容器部３２の両側に上下に移動可能な側部３１ａを有すると共に、容器部３２内に挿入される中央片３１ｂが側部３１ａと一体に形成されている。図４に示す例では、このヨーク３１が応力伝達部１１を兼ねている。容器部３２を挟持するよう対面している側部３１ａの面にはそれぞれ磁石３３が設けられており、２つの磁石３３で挟まれた容器部３２は磁場に置かれることになる。これにより、２つの磁石３３で挟まれた容器部３２内のＭＲ流体３４が磁場に置かれるようになって、その粘度が増加するようになる。なお、２つの磁石３３による磁界の方向はヨーク３１の移動方向と略直交する方向となる。
【００１７】
図４において、実線で示すヨーク３１の位置は離鍵状態位置とされ、破線で示すヨーク３１の位置は押鍵状態位置とされる。すなわち、離鍵状態位置と押鍵状態位置との間隔Ｓが鍵１の鍵ストロークとなる。この場合、押鍵時には側部３１ａおよび中央片３１ｂを備えるヨーク３１が鍵１と共に下方へ移動していくが、中央片３１ｂが挿入されていく容器部３２内におけるＭＲ流体３４の粘度が、中央片３１ｂの下端より下に位置している磁石３３の作用により粘度が増加しているようになる。このため、粘度の増加したＭＲ流体３４に挿入されていく中央片３１ｂは大きな反力を受けるようになり、この結果、鍵１にタッチ感が付与されるようになる。そして、押鍵終了時にはヨーク３１が押鍵状態位置に達して磁石３３は容器部３２より下方へ位置するようになることから、ＭＲ流体３４は磁場から脱するようになって、粘度が減少した状態のＭＲ流体３４に中央片３１ｂが挿入されていく。このため、中央片３１ｂは押鍵終了時には小さな反力しか受けないようになり、アコースティックピアノの鍵がもつ弱押鍵時の脱進感に類似したタッチ感を再現することもできるようになる。
なお、磁石３３の位置は中央片３１ｂの下端より下方に位置しているため、離鍵時に中央片３１ｂが引き出されていく方向のＭＲ流体３４の部位は、常に磁石３３で形成される磁場からの影響が少ない位置にあり、その粘度は減少していることから、鍵１は速やかに復帰していくようになる。
【００１８】
図４に示すタッチ感触可変機構１０の構成の第２の例の具体的な構成を図５および図６に示す。図５は第２の例のタッチ感触可変機構１０の構成を示す斜視図であり、図５は第２の例のタッチ感触可変機構１０の構成を示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。
これらの図に示す第２の例のタッチ感触可変機構１０は、応力伝達部１１とヨーク３１とが一体に形成されており、強磁性体とされるヨーク３１は平板状の２つの側部３１ａと、この側部３１ａの間に形成されている平板状の中央片３１ｂとから構成されている。２つの側部３１ａの下部は断面コ字状に形成されて連接されており、その間には断面が矩形状の容器部３２が配置されている。容器部３２の材質は、強磁性体ではないアルミ等の金属や樹脂製とされており、容器部３２内にはＭＲ流体３４が満たされている。２つの側部３１ａの下部において容器部３２に対面する内面には矩形状の磁石３３が設けられており、中央片３１ｂはＭＲ流体３４で満たされた容器部３２内へ挿入されている。なお、側部３１ａに設けられている２つの磁石３３の磁化方向は、磁界が容器部３２内を通過するように揃えられている。
【００１９】
次に、本発明にかかる鍵盤装置を適用した電子鍵盤楽器の構成を示すブロック図を図７に示す。この場合、適用された本発明にかかる鍵盤装置では図２に示す第１の例のタッチ感触可変機構１０を備えている。
図７に示す電子鍵盤楽器１１０において、鍵スイッチ群４０は本発明にかかる鍵盤装置が備える各鍵１がそれぞれ備えている鍵スイッチ３からなっている。この鍵スイッチ群４０からのキーオン信号やキーオフ信号は楽音発生部４１およびエンベロープ発生部４４に供給される。楽音発生部４１では、キーオンされた鍵１のノートナンバとベロシティが取り込まれる。また、エンベロープ発生部４４では当該発音チャンネルの楽音制御用エンベロープＡの発生を開始する。この音量エンベロープＡの形状は、ベロシティ等に応じて制御されており、楽音制御用エンベロープＡは楽音発生部４１に供給される。そして、楽音発生部４１において割り当てられた発音チャンネルにおいて楽音制御用エンベロープＡで音量が制御されることにより、指定された音色の楽音が生成されて、発音が開始されるようになる。楽音発生部４１から出力される楽音信号はアンプ４２で増幅されてスピーカ４３から放音される。なお、楽音発生部４１の音源方式としては、ＰＣＭ音源方式、ＦＭ音源方式あるいは物理モデル音源方式などの方式を採用することができる。また、エンベロープ発生部４４ではベロシティに応じた反力発生用エンベロープＢを発生してバッファ４５を介して反力発生信号形成部４６に供給している。反力発生信号形成部４６からの出力信号は、タッチ感触可変機構１０のコイル部２２ｃに印加されてタッチ感触可変機構１０が生じる反力を制御している。なお、エンベロープ発生部４４、バッファ４５および反力発生信号形成部４６は各鍵１毎に設けられている。
【００２０】
次に、電子鍵盤楽器１１０におけるエンベロープ発生部４４の構成を示すブロック図を図８に示す。
図８に示すエンベロープ発生部４４は、各鍵スイッチがスイッチ１Ｍとスイッチ２Ｍとを備える接点時間差ＳＷからなる鍵スイッチ群４０を備えている。この接点時間差ＳＷは、図１あるいは図３に示すような一対の可動接点が形成されている押鍵速度センサを兼ねた鍵スイッチ３とされている。鍵スイッチ群４０の各スイッチにおいて、その鍵１が押鍵される際には、まずスイッチ１Ｍがオンとなりキーオンされたことが検出される。次いで、鍵１がさらに押されていくと遅れてスイッチ２Ｍがオンとなり、遅れてスイッチ２Ｍがオンとなる。この２つのスイッチ１Ｍとスイッチ２Ｍがオンとなったことがタッチ検出部５１により検出されて、遅れてスイッチ２Ｍがオンされるまでの時間が検出される。この検出された時間に応じて、タッチ検出部５１において押鍵時のベロシティが検出されることになる。各鍵１においてキーオン時に検出されたベロシティは、楽音制御用ENV発生部５２と反力発生用ENV発生部５３とに供給される。楽音制御用ENV発生部５２では、供給されたベロシティに応じた楽音発生用エンベロープをキーオンタイミングで発生して楽音発生部４１に供給している。この場合、楽音制御用ENV発生部５２には、各発音チャンネルに対応するベロシティがそれぞれ供給されて、楽音制御用ENV発生部５２では各発音チャンネル毎の楽音発生用エンベロープａ１，ａ２，・・・，ａｎが発生されている。また、キーオフタイミングで楽音発生用エンベロープは停止されてゼロにされる。
【００２１】
また、反力発生用ENV発生部５３では、供給されたベロシティに応じた反力発生用エンベロープを発生してバッファ４５を介して反力発生信号形成部４６に供給している。この場合、反力発生用ENV発生部５３には、押鍵された各鍵１に対応するベロシティがそれぞれ供給されて、反力発生用ENV発生部５３では押鍵された各鍵１毎の反力発生用エンベロープｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎが発生されるようになる。この場合、反力発生用ENV発生部５３では、ベロシティが供給された際に、そのベロシティの大きさに応じたエンベロープ波形を複数のエンベロープ波形から選択することができるテーブルが用意されている。このテーブルの一例が図９に示されている。図９に示されているテーブルに示されているように、キーオン直後に急激にエンベロープ波形は立ち上がり、ピークに達すると次第に減少していく波形となるが、ベロシティが大きくてタッチ強になるほどピーク値の高いエンベロープ波形が選択されるようになっている。これにより、反力発生信号形成部４６により駆動されるタッチ感触可変機構１０のコイル部２２ｃは、上記したエンベロープ波形に応じて駆動されることから、鍵１を強く押鍵した際により大きい反力が鍵１に付与されるようになりアコースティックピアノの鍵が持つタッチ感を得ることができるようになる。この反力発生用エンベロープも、キーオンタイミングで発生され、キーオフタイミングで停止されてゼロにされる。
また、タッチ検出部５１により検出された押鍵時のベロシティを、微分器５４で微分することにより押鍵時の加速度を検出して、この加速度の情報を反力発生用ENV発生部５３に供給することにより、加速度の大きさに応じたエンベロープ波形を選択して発生するようにしても良い。
【００２２】
次に、本発明の第３実施例ないし第６実施例にかかる鍵盤装置を説明するが、これらの実施例にかかる鍵盤装置においては磁気粘性流体ダンパをタッチ感触可変機構として利用している。そこで、これらの実施例において利用されている磁気粘性流体ダンパ６０の構成を図１０および図１１に示す。図１０は磁気粘性流体ダンパ６０の構成を断面図で示す正面図であり、図１１は図１０に示すＡ−Ａ線で切断した断面図で示す磁気粘性流体ダンパ６０の構成を示す平面図である。
これらの図に示す磁気粘性流体ダンパ６０は、ドーナツ上に巻回されたコイル部６１と、コイル部６１のほぼ中央に配置されたＭＲ流体６３が満たされている容器部６２と、容器部６２内を上下に移動可能に配設されているピストン部６４とから構成されている。ここで、コイル部６１に電流を流すと容器部６２が配置されているコイル部６１内に略垂直方向に磁束が発生するようになり、ＭＲ流体６３は磁場中に置かれるようになる。これにより、ＭＲ流体６３の粘度が増加してピストン部６４が上下動された際に反力が生じるようになる。この反力は、磁場の大きさ、すなわちコイル部６１に流す電流の大きさに応じて変化させることができる。なお、コイル部６１が発生する磁界の方向はピストン部６４の移動方向と略同じ方向となる。
【００２３】
次に、これらの実施例において利用することのできる磁気粘性流体ダンパ６０の他の構成を断面図で図１２に示す。この図に示す他の構成の磁気粘性流体ダンパ６０は、図１０，図１１に示す磁気粘性流体ダンパ６０とほぼ同様の構成とされており、さらに、ピストン部６４の下面と容器部６２の下面との間に復帰用のバネ６５を容器部６２内に収納した構成が付加されている。すなわち、他の構成の磁気粘性流体ダンパ６０においては、ピストン部６４が押し下げられた際には、押し上げる力をピストン部６４に加えることなくピストン部６４を復帰させることができるようになる。
以上説明した磁気粘性流体ダンパ６０の印加磁場に対するＭＲ流体６３の粘性係数の特性を図１３に示す。図１３に示すように、印加磁場、すなわちコイル部６１に流す電流値にほぼ比例してＭＲ流体６３の粘性係数が増加するようになる。従って、ピストン部６４がＭＲ流体６３により受ける反力を、コイル部６１に流す電流値によって制御することができるようになる。
【００２４】
次に、本発明の第３実施例にかかる鍵盤装置２００の構成を図１４に示す。この鍵盤装置２００は、多数の白鍵アセンブリと黒鍵アセンブリとが配列されて構成されている。
図１４に示す第３実施例の鍵盤装置２００は、アコースティックピアノのアクションを搭載した電子鍵盤装置であり、アコースティックピアノのアクションユニット７１を備えている。また、鍵７０はバランスピン７０ｂが設けられているバランスレール７０ａ上に載置され、バランスピン７０ｂを支点として揺動可能とされている。さらに、鍵７０の押鍵力が加えられる前端部７０ｃの下には上述した磁気粘性流体ダンパ６０が、アクションユニット７１による反力に加えて補助的な反力を鍵７０に付与するよう設けられている。
【００２５】
ここで、前端部７０ｃに押鍵力が印加されると、後端部７０ｄの突子７０ｇが押し上げられてアクションユニット７１が駆動されハンマシャンク７０ｅがハンマシャンクストッパ７０ｆを叩くようになる。同時に、前端部７０ｃが押し下げられるにつれて磁気粘性流体ダンパ６０におけるピストン部６４が、ＭＲ流体６３で満たされている容器部６２内に押し下げられていく。この際に、ＭＲ流体６３の粘性係数はコイル部６１に流れている電流に応じた粘性係数とされていることから、コイル部６１に流れている電流に応じた反力を鍵７０は受けるようになる。そこで、磁気粘性流体ダンパ６０に供給する電流を調整することにより、鍵盤装置２００のタッチ感を所望のタッチ感に変更することができるようになる。このように、本発明の第３実施例の鍵盤装置２００においては、ＭＲ流体を用いた磁気粘性流体ダンパ６０を補助的に利用することにより所望のタッチ感が得られるようにしている。なお、駆動されたハンマシャンク７０ｅがハンマシャンクストッパ７０ｆを叩く場合は、鍵盤装置２００がサイレントピアノとされた場合であり、サイレントピアノモードが解除された場合はハンマシャンクストッパ７０ｆは移動されて、ハンマシャンク７０ｅは駆動された際に弦７８を叩くようになる。
【００２６】
次に、本発明の第４実施例にかかる鍵盤装置２１０の構成を図１５に示す。この鍵盤装置２１０は、多数の白鍵アセンブリと黒鍵アセンブリとが配列されて構成されているが、その内の一つの白鍵アセンブリの部分が図１５に示されている。
図１５に示す第４実施例の鍵盤装置２１０において、鍵７５の後端部は、鍵盤のフレーム７７に軸部７７ａにより回動可能に軸支されている。鍵７５の下に設けられているハンマ７６は、軸部７７ｂにより揺動可能にフレーム７７に軸支されている。鍵７５の前端部７５ｃの下面には伝達片７５ａが設けられており、鍵７５に押鍵力が印加された際には、この伝達片７５ａを介してハンマ７６の前端部７７ｃでも押鍵力を受けるようになる。ハンマ７６が軸支されている軸部７７ｂとハンマ７６の前端部７７ｃとの間隔は、軸部７７ｂとハンマ７６の後端部７７ｄとの間隔よりはるかに短くされていることから、押鍵された際にはハンマ７６により大きな反力を鍵７５に付与することができる。このように、鍵盤装置２１０は電子鍵盤楽器の鍵盤装置とされており鍵７５に反力を付与するためのハンマ７６という機構を備えている。また、ハンマ７６の押鍵力が加えられる前端部の下には上述した磁気粘性流体ダンパ６０が、ハンマ７６による反力に加えて補助的な反力を鍵７５に付与するよう設けられている。
【００２７】
ここで、前端部７５ｃに押鍵力が印加されると、鍵７５が押し下げられると共に、伝達片７５ａの作用によりハンマ７６が軸部７７ｂを回動中心として回動していくようになる。同時に、ハンマ７６が回動するにつれて磁気粘性流体ダンパ６０におけるピストン部６４が、ＭＲ流体６３で満たされている容器部６２内に押し下げられていく。この際に、ＭＲ流体６３の粘性係数はコイル部６１に流れている電流に応じた粘性係数とされていることから、ハンマ７６による反力に加えてコイル部６１に流れている電流に応じた反力を鍵７５は受けるようになる。そこで、磁気粘性流体ダンパ６０に供給する電流を調整することにより、鍵盤装置２１０のタッチ感を微妙に変更することができるようになる。このように、本発明の第４実施例の鍵盤装置２１０においても、ＭＲ流体を用いた磁気粘性流体ダンパ６０を補助的に利用することにより所望のタッチ感が得られるようにしている。
【００２８】
次に、本発明の第５実施例にかかる鍵盤装置２２０の構成を図１６に示す。この鍵盤装置２２０は、多数の白鍵アセンブリと黒鍵アセンブリとが配列されて構成されているが、その内の一つの白鍵アセンブリの部分が図１６に示されている。
図１６に示す第５実施例の鍵盤装置２２０は電子鍵盤楽器の鍵盤装置とされており、鍵７０はバランスピン７０ｂが設けられているバランスレール７０ａ上に載置されて、鍵盤フレーム２上に設けられたバランスピン７０ｂを支点として揺動可能とされている。また、鍵７０に反力を付与するためのソレノイド８０を備えていると共に、鍵７０の押鍵力が加えられる前端部７０ｃの下には上述した磁気粘性流体ダンパ６０が、ソレノイド８０の推力を制御するよう補助的に設けられている。ソレノイド８０は、鍵７０の後端部７０ｄの上に設けられており、ヨーク８０ｃを備えこのヨーク８０ｃからはプランジャ８０ｂが突出している。ソレノイド８０において、コイル部８０ａに電流を流すとプランジャ８０ｂが図示する下方へ電流に応じた推力で突き出されるようになる。
【００２９】
ここで、前端部７０ｃに押鍵力が印加されると、後端部７０ｄが押し上げられるが、キーオンタイミングでソレノイド８０のコイル部８０ａに電流が印加されて、プランジャ８０ｂに下方への推力が生じることから、ソレノイド８０により鍵７０に反力が付与されるようになる。この場合、タッチレスポンスに連動させてソレノイド８０に印加する電流値を時間の経過に応じて制御していくことにより、鍵７０に所定のタッチ感を付与することができる。また、鍵７０がソレノイド８０による反力に抗して押し下げられるにつれて磁気粘性流体ダンパ６０におけるピストン部６４が、ＭＲ流体６３で満たされている容器部６２内に押し下げられていく。この際に、ＭＲ流体６３の粘性係数はコイル部６１に流れている電流に応じた粘性係数とされていることから、コイル部６１に流れている電流に応じた反力を鍵７０は受けるようになり、この反力は鍵７０を介してソレノイド８０にも伝達される。すなわち、ソレノイド８０の推力を磁気粘性流体ダンパ６０に供給する電流を調整することにより制御することができ、これにより、鍵盤装置２２０のタッチ感を微妙に変更することができるようになる。このように、本発明の第５実施例の鍵盤装置２２０においても、ＭＲ流体を用いた磁気粘性流体ダンパ６０を補助的に利用することにより所望のタッチ感が得られるようにしている。
このように、鍵盤装置２２０においては鍵７０に当接するプランジャ８０ｂを有したソレノイド８０を備えており、プランジャ８０ｂの位置が磁気粘性流体ダンパ６０とされる干渉部に干渉しない位置となるように、ソレノイド８０は鍵７０の後端部７０ｄに配設されている。
【００３０】
次に、本発明の第６実施例にかかる鍵盤装置２３０の構成を図１７に示す。この鍵盤装置２３０は、図１６に示す鍵盤装置２２０を改良した鍵盤装置とされており、磁気粘性流体ダンパ６０の設け方のみが異なる構成とされている。以下に、この異なる構成に関して説明する。図１７に示す第６実施例の鍵盤装置２３０では、鍵７０に反力を付与するためのソレノイド８０が鍵７０の後端部７０ｄの上に備えられており、このソレノイド８０の上に磁気粘性流体ダンパ６０が、ソレノイド８０の推力を制御するよう補助的に一体に設けられている。この場合、ソレノイド８０のプランジャ８０ｂと磁気粘性流体ダンパ６０のピストン部６４とは一体とされている。
ここで、前端部７０ｃに押鍵力が印加されると、後端部７０ｄが押し上げられるが、キーオンに伴いソレノイド８０のコイル部８０ａに電流が印加されて、プランジャ８０ｂに下方への推力が生じることから、ソレノイド８０により鍵７０に反力が付与されるようになる。さらに、プランジャ８０ｂとピストン部６４とが一体とされていることから、磁気粘性流体ダンパ６０におけるピストン部６４が、ＭＲ流体６３で満たされている容器部６２内に押し上げられていく。この際に、ＭＲ流体６３の粘性係数はコイル部６１に流れている電流に応じた粘性係数とされていることから、コイル部６１に流れている電流に応じた反力を鍵７０は受けるようにななり、この反力はピストン部６４と一体にされているプランジャ８０ｂにも伝達される。すなわち、ソレノイド８０の推力を磁気粘性流体ダンパ６０に供給する電流を調整することにより制御することができ、これにより、鍵盤装置２３０のタッチ感を微妙に変更することができるようになる。本発明の第６実施例の鍵盤装置２３０においては、ソレノイド８０に磁気粘性流体ダンパ６０を一体的に設けるようにしたので、その設置自由度を増大することができると共にコストダウンを図ることができるようになる。
このように、鍵盤装置２３０における鍵７０はその支点部をバランスレール７０ａとされる中間部に有するシーソー鍵とされ、この鍵７０の後端部７０ｄの上方に鍵７０に当接するプランジャ８０ｂを有したソレノイド８０を備えており、プランジャ８０ｂを磁気粘性流体ダンパ６０とされる干渉部の干渉駆動体としている。
【００３１】
次に、磁気粘性流体ダンパ６０においてコイル部６１による磁場が低磁場（粘性係数が小）とされている場合の、押鍵変位に対する反力の変化特性を図１８に示す。図１８には、押鍵力が弱打の場合が実線で示され、押鍵力が中打の場合が破線で示され、押鍵力が強打の場合が一点鎖線で示されている。図１８を参照すると、押鍵変位の開始直後に反力が急激に増大し以降は次第増大していく。そして、押鍵力が大きいほど大きな反力が生じる。
また、磁気粘性流体ダンパ６０においてコイル部６１による磁場が高磁場（粘性係数が大）とされている場合の、押鍵変位に対する反力の変化特性を図１９に示す。図１９には、押鍵力が弱打の場合が実線で示され、押鍵力が中打の場合が破線で示され、押鍵力が強打の場合が一点鎖線で示されている。図１９を参照すると、押鍵変位の開始直後に反力が急激に増大し以降は次第増大していく。この反力は低磁場の場合に比較してはるかに大きな反力となっている。そして、押鍵力が大きいほど大きな反力が生じる。
すなわち、磁気粘性流体ダンパ６０においては磁場の強さを変えることにより大きな範囲で反力を変化させることができることから、コイル部６１に流す電流値を適切に制御することにより所望のタッチ感を得ることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明した本発明にかかる鍵盤装置は、アコースティックピアノやオルガン、電子ピアノや電子オルガン等の鍵盤装置として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例にかかる鍵盤装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる鍵盤装置のタッチ感触可変機構の第１の例の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施例にかかる鍵盤装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施例にかかる鍵盤装置のタッチ感触可変機構の第２の例の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施例にかかる鍵盤装置のタッチ感触可変機構の第２の例の具体的な構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施例にかかる鍵盤装置のタッチ感触可変機構の第２の例の具体的な構成を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる鍵盤装置を適用した電子鍵盤楽器の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明にかかる鍵盤装置を適用した電子鍵盤楽器におけるエンベロープ発生部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明にかかる鍵盤装置を適用した電子鍵盤楽器におけるエンベロープ発生部が備えるテーブルのエンベロープ波形を示す図である。
【図１０】本発明にかかる鍵盤装置に利用される磁気粘性流体ダンパの構成を断面図で示す正面図である。
【図１１】本発明にかかる鍵盤装置に利用される磁気粘性流体ダンパの構成をＡ−Ａ線で切断した断面図で示す平面図である。
【図１２】本発明にかかる鍵盤装置に利用される磁気粘性流体ダンパの他の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明にかかる鍵盤装置に利用される磁気粘性流体の印加磁場に対する粘性係数の特性を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施例にかかる鍵盤装置の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第４実施例にかかる鍵盤装置の構成を示す図である。
【図１６】本発明の第５実施例にかかる鍵盤装置の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第６実施例にかかる鍵盤装置の構成を示す図である。
【図１８】本発明にかかる鍵盤装置に利用される磁気粘性流体ダンパにおける押鍵変位に対する反力の変化特性を示す図である。
【図１９】本発明にかかる鍵盤装置に利用される磁気粘性流体ダンパにおける押鍵変位に対する反力の他の変化特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  鍵、１ａ  アクチュエータ、１ｂ  基端部、２  鍵盤フレーム、２ａ  鍵ガイド部、３  鍵スイッチ、３ａ  可動部材、３ｂ  固定接点用パターン、３ｃ  プリント基板、４  鍵復帰バネ、５  軸部材、６  ハンマ、６ａ  先端部、６ｂ  後端部、６ｃ  係合押圧部、７  板バネ、８  アクチュエータ、９  軸部材、１０  タッチ感触可変機構、１１  応力伝達部、１１ａ  空気孔、１２  磁石、２０  干渉部、２０ａ  容器部、２０ｂ  凹部、２０ｃ  磁性体リング、２１  ＭＲ流体、２１  磁石、２２  筒状ヨーク、２２ａ  棒状部、２２ｂ  円筒部、２２ｃ  コイル部、３１  ヨーク、３１ａ  側部、３１ｂ  中央片、３２  容器部、３３  磁石、３４  ＭＲ流体、４０  鍵スイッチ群、４１  楽音発生部、４２  アンプ、４３  スピーカ、４４  エンベロープ発生部、４５  バッファ、４６  反力発生信号形成部、５１  タッチ検出部、５２  楽音制御用ENV発生部、５３  反力発生用ENV発生部、６０  磁気粘性流体ダンパ、６１  コイル部、６２  容器部、６３  ＭＲ流体、６４  ピストン部、６５  バネ、７０  鍵、７０ａ  バランスレール、７０ｂ  バランスピン、７０ｃ  前端部、７０ｄ  後端部、７０ｅ  ハンマシャンク、７０ｆ  ハンマシャンクストッパ、７０ｇ  突子、７１  アクションユニット、７５  鍵、７５ａ  伝達片、７５ｃ  前端部、７６  ハンマ、７７  フレーム、７７ａ  軸部、７７ｂ  軸部、７７ｃ  前端部、７７ｄ  後端部、７８  弦、８０  ソレノイド、８０ａ  コイル部、８０ｂ  プランジャ、８０ｃ  ヨーク、１００  鍵盤装置、１０１  鍵盤装置、１１０  電子鍵盤楽器、２００  鍵盤装置、２１０  鍵盤装置、２２０  鍵盤装置、２３０  鍵盤装置、１Ｍ  スイッチ、２Ｍ  スイッチ
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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