(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部から押圧力を受け、該押圧力に応じたセンサ出力を呈する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、該圧力センサは、前記押圧力を受ける側に位置する受圧側センサ構成部材と該受圧側センサ構成部材から離間した固定側センサ構成部材とを備え、前記押圧力に応じて両センサ構成部材間の電流または電圧を変化させるように構成されており、前記受圧側センサ構成部材は、シート状をなし、シート状面の一方の側へ凸をなす湾曲状となるように該受圧側センサ構成部材の保持体により曲げ力を付与されており、前記固定側センサ構成部材及び受圧側センサ構成部材は、押圧力を受けた前記受圧側センサ構成部材が湾曲の凸方向を変えることなく前記固定側センサ構成部材に接触するように前記受圧側センサ構成部材の凸方向及び離反距離が決められていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部から押圧力を受け、該押圧力に応じたセンサ出力を呈する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、該圧力センサは、前記押圧力を受ける側に位置する受圧側センサ構成部材と該受圧側センサ構成部材から離間した固定側センサ構成部材とを備え、前記押圧力に応じて両センサ構成部材間の電流または電圧を変化させるように構成されており、前記受圧側センサ構成部材は、シート状をなし、シート状面の一方の側へ凸をなす湾曲状に予め形状が付与されており、前記固定側センサ構成部材及び受圧側センサ構成部材は、押圧力を受けた前記受圧側センサ構成部材が湾曲の凸方向を変えることなく前記固定側センサ構成部材に接触するように前記受圧側センサ構成部材の凸方向及び離反距離が決められていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部から押圧力を受け、該押圧力に応じたセンサ出力を呈する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、該圧力センサは、前記押圧力を受ける側に位置する受圧側センサ構成部材と、該受圧側センサ構成部材から離間した固定側センサ構成部材と、前記受圧側センサ構成部材が受ける押圧力を緩衝するように該受圧側センサ構成部材の受圧面側に配置された緩衝部材とを備え、前記押圧力に応じて両センサ構成部材間の電流または電圧を変化させるように構成されており、該緩衝部材は、前記受圧側センサ構成部材の側へ凸をなす湾曲面を有し、前記受圧側センサ構成部材はシート状をなし、前記緩衝部材の湾曲面に伴われて前記固定側センサ構成部材の側へ凸をなす湾曲状をなしていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
前記センサ構成部材は、一方の面に収縮材料が塗布され硬化されて前記湾曲形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記センサ構成部材は細長い形状をなしており、軸線を前記センサ構成部材の長手方向に略平行とする円筒面の一部に相当する湾曲状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項６】
複数の前記センサ構成部材が層状に重ねられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項７】
押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部から押圧力を受け、該押圧力に応じたセンサ出力を呈する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、前記圧力センサは、前記押圧力を受ける側に位置する受圧側センサ構成部材と該受圧側センサ構成部材から離間した固定側センサ構成部材とを備え、前記押圧力に応じて両センサ構成部材間の電流または電圧を変化させるように構成されており、前記受圧側センサ構成部材は、１つの鍵に対応する箇所毎に、前記固定側センサ構成部材側へ凸をなす球状面の一部に相当する凸状に形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項８】
前記受圧側センサ構成部材が、前記固定側センサ構成部材の側へ凸をなす湾曲状となってい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９】
前記受圧側センサ構成部材が、前記押圧力を受ける側へ凸をなす湾曲状となっており、押圧力を受けた前記受圧側センサ構成部材が湾曲の凸方向を変えることなく前記固定側センサ構成部材に接触するように前記受圧側センサ構成部材と固定側センサ構成部材との離反距離が決められてい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。
【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１８は、従来の圧力センサの一例を示す縦断面図である。この圧力センサ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、帯状の下部センサ構成部材２１と、下部センサ構成部材２１上に長手方向両側縁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構成部材２３とを備えている。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と底壁とでセンサ本体２０を挟持している。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、下部センサ構成部材２１が電気的良導体からなる電極基板であり、上部センサ構成部材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１８の下方に押圧される。上部センサ構成部材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、下面が下部センサ構成部材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、下部センサ構成部材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。
【０００６】
他の一般的な形態のセンサ本体は、下部センサ構成部材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、上部センサ構成部材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、上部センサ構成部材２３が変形して下部センサ構成部材の電極に接し、押鍵圧に応じて上部センサ構成部材２３の導電性が変化するので、下部センサ構成部材２１の電極間に流れる電流が変化するというものである。
【０００７】
他の形態のセンサとして、帯状フィルムを長手方向に延びる折り目で２つに折り重ねたものであって、重ね合わされる対向面の各々に感圧性導電インクが印刷され、両導電インク層の相互に異なる側の縁部に沿って導線がフィルム長手方向に延び、フィルム端部の端子に達しているものがある。これは、押鍵に伴う押圧力を受けた導電インク層が抵抗値を減少し、２本の導線間を流れる電流値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。
【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】
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。
【００１１】
【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、センサ構成部材の断面形状が場所によって異なることに起因する問題があった。
【００１２】
図１９は、従来の圧力センサ２における上部センサ構成部材２３を示す。図１９中、Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、上部センサ構成部材２３は、押圧される前の初期状態において、厳密には平坦ではなく、３次曲面的に歪んだ形状を有する。このような初期状態では、上部センサ構成部材２３が押圧されて変形する過程が、鍵に連動する部材に押圧される場所によって異なることになり、センサ出力特性の乱れを生じる。特に、図１９のＡに示す上に凸の湾曲状の部分が押圧により下に凸となるというように、３次曲面の凹凸が逆転して変形する際には、特異点（思案点）を通過することになり、出力特性が変化し、演奏者の意思に正確に応答したコントロールが得られない場合がある。これは、ピアニシモの音等、微妙で繊細な表現をする場合や、鍵に付加される押圧力がてこ比によって縮小される場合など、圧力センサ２に加わる数ｇｆ程度の押圧力の差まで出力音に反映させる必要があるときに、特に問題となる。
【００１３】
押鍵時に動作部材から押圧力を受ける緩衝部材も、シート状の形態をとる場合には、同様の問題を生じ得る。緩衝部材は、押圧力をセンサ構成部材に伝える役割をなすので、緩衝部材の変形過程の不均一性は、センサ構成部材にも影響する。したがって、緩衝部材にも安定した動作が要求される。
【００１４】
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、上部センサ構成部材又は緩衝部材が変形する過程を均一化することにより、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。
【００１５】
【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構成部材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、該センサ構成部材は、シート状をなしており、シート状面の一方の側へ凸をなす湾曲状となるように該センサ構成部材の保持体により曲げ力を付与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。
【００１６】
また、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構成部材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、該センサ構成部材は、シート状をなしており、シート状面の一方の側へ凸をなす湾曲状に予め形状が付与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、前記センサ構成部材は、一方の面に収縮材料が塗布され硬化されて前記湾曲形状に形成される。
【００１８】
或いは、前記センサ構成部材は細長い形状をなしており、軸線を前記センサ構成部材の長手方向に略平行とする円筒面の一部に相当する湾曲状に形成される。
【００１９】
また、本発明の前記目的は、押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部から押圧力を受け、該押圧力に応じたセンサ出力を呈するセンサ構成部材と、該センサ構成部材が受ける押圧力を緩衝するように該センサ構成部材の受圧面側に配置された緩衝部材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、前記緩衝部材は、シート状をなしておりシート状面の一方の側へ凸をなす湾曲状をなしていることを特徴とする圧力センサにより達成される。
【００２０】
好ましくは、複数の前記センサ構成部材が層状に重ねられる。
【００２１】
また、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構成部材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、前記センサ構成部材は、１つの鍵に対応する箇所毎に、押圧力の作用方向へ凸をなす球状面の一部に相当する凸状に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。
【００２２】
さらに、本発明は、前記目的を達成するために、押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部から押圧力を受け、該押圧力に応じたセンサ出力を呈するセンサ構成部材と、該センサ構成部材に固定された緩衝部材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、該センサ構成部材は、シート状をなしており、前記緩衝部材は、前記センサ構成部材の一方の面に固定されており、該緩衝部材は、前記センサ構成部材と接する側が凸をなす湾曲面をなしていることを特徴とする圧力センサとすることができる。
【００２３】
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、圧力センサは、その取付け位置に応じて、緩衝部材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、圧力センサの使用時における上下方向に一致するとは限らない。
【００２４】
【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。以下に説明する実施形態において、同一又は同種の部分には同じ番号を付すこととする。
【００２５】
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（保持体）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、帯状の下部センサ構成部材１１と、下部センサ構成部材１１上に長手方向両側縁に沿って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構成部材１３とを備えている。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１４２ａと底壁とでセンサ本体１０を挟持している。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、鍵と連動する部材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。
【００２６】
センサ本体１０は、前述のように、下部センサ構成部材１１及び上部センサ構成部材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種々の形態のものとすることができる。この実施形態では、上部センサ構成部材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、下部センサ構成部材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。上部センサ構成部材１３の導線Ｌ１及び下部センサ構成部材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。
【００２７】
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。
【００２８】
上部センサ構成部材１３の両側部に接するケース１４の上壁１４２ａは、ケース１４の側壁側からケース幅方向内方へ行くに従って下降している。これにより、緩衝部材１５が押圧される前に、既に上部センサ構成部材１３は、幅方向断面において下方へ凸の湾曲状となっている。したがって、押鍵された際、上部センサ構成部材１３は、特異点を通過することなく、安定した状態でさらに下方に向かって凸状に変形するため、圧力センサ１の動作が安定することになる。この動作の安定を得るための湾曲の程度は、わずかでよく、例えば、幅８ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのポリエステルフィルムを使用したセンサ構成部材で数μｍ〜０．１ｍｍ程度の膨らみとされる。
【００２９】
この実施形態に係るセンサにおいて、ケースを省略した形態を採ることもできる。この場合は、ケースの上壁１４２ａに代えて、スペーサ１２の上面を傾斜させたものとする。すなわち、スペーサ１２の上面は、幅方向外側から内側へ行くに従って下降するように傾斜したものとされる。スペーサ１２は、この傾斜面により、上部センサ構成部材１３が下向きに凸の湾曲状となるように上部センサ構成部材１３に曲げ力を付与する。スペーサ１２は、このような曲げ力を付与できるように適度の硬さを有したものとされる。
【００３０】
このように、上部センサ構成部材１３は、下方へ凸（押圧力の作用方向へ凸）の湾曲状とすることにより、前述のように特異点の通過をなくして動作の安定を得ることができる。しかし、上部センサ構成部材１３は、上方へ凸（押圧力の作用方向とは反対側へ凸）の湾曲状とした場合であっても、下部センサ構成部材１１の接触面（金属層１１１）の高さを高くし、押圧力を受けた際にも上部センサ構成部材１３が上に凸の湾曲状を保つようにすることにより、特異点を通過しない結果得られる動作の安定性が得られる。
【００３１】
さらに、上部センサ構成部材１３が、上方へ凸（押圧力の作用方向とは反対側へ凸）の湾曲状とされ、特異点を通過した後に下部センサ構成部材１１に接する場合であっても、センサ構成部材長手方向において、意図的に凸の向きが統一されることにより、凸の向きが不定であるままの状態に比し、明らかに動作の安定性が得られる。
【００３２】
このような、センサ構成部材に付与される湾曲形状によって得られる動作の安定性、及び湾曲の向きと動作安定性との関係は、以下の実施形態においても同様に適用される。
【００３３】
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。
【００３４】
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２は、本発明の第２の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図である。図２に示すように、本実施形態の圧力センサ１も、前述した第１の実施形態に係る圧力センサ１と同様に、センサ本体１０と、ケース１４と、緩衝部材１５とを備えている。センサ本体１０は、上面に金属層１１１が蒸着された下部センサ構成部材１１と、スペーサ１２と、下面に導電インク層１３１が形成された上部センサ構成部材１３ｂとを備えている。
【００３５】
開口部１４１を形成するケース１４の上壁１４２ｂは、第１の実施形態と異なり、略平坦な形状とされている。したがって、上壁１４２ｂは、上部センサ構成部材１３ｂを保持しているだけであり、湾曲状とするような押圧力を付与していない。
【００３６】
上部センサ構成部材１３ｂは、幅方向断面において下方へ凸の湾曲状をなすように予め形状が付与されている。したがって、緩衝部材１５が押圧されたとき、上部センサ構成部材１３ｂが全体として一様な変形をし易く、圧力センサ１の動作が安定することになる。本実施形態における上部センサ構成部材１３ｂの断面形状は、部材全体を通して均一な断面形状であることが望ましいが、図３に示すように、実際にはある程度の不均一性を有することがある（図では、凸状を誇張している）。しかし、変形モードが異なったり、凹凸の反転があったりすることはなく、押鍵時の変形過程が、場所によって大きく異なることはないので、全体として動作の安定した圧力センサとなる。
【００３７】
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の縦断面図である。図４に示すように、本実施形態の圧力センサ１も、前述した第２の実施形態に係る圧力センサ１と同様に、センサ本体１０と、ケース１４と、緩衝部材１５ｃとを備えている。センサ本体１０は、上面に金属層１１１が蒸着された下部センサ構成部材１１と、スペーサ１２と、下面に導電インク層１３１が形成された上部センサ構成部材１３とを備えている。
【００３８】
緩衝部材１５ｃの下面は、幅方向断面において下方へ凸の湾曲面とされ、上部センサ構成部材１３は、該上部センサ構成部材に固定される緩衝部材１５ｃの湾曲面に伴われて下方へ凸の湾曲状をなしている。したがって、押鍵の際、上部センサ構成部材１３は、安定した状態でさらに下方に向かって凸状に変形し、圧力センサ１の動作が安定することになる。この湾曲状の曲率は、緩衝部材１５ｃの下部の材質、特に硬度によって異なり、柔軟性が高い場合は大きく、固い場合には小さくされる。緩衝部材１５ｃとして、アコースティックピアノの鍵下面の当接を受けるフェルト、赤フェルト等を使用する場合、２０〜５０ｃｍの径のロールの巻ぐせ程度の湾曲程度でよい。
【００３９】
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５は、本発明の第４の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図である。図５に示すように、本実施形態の圧力センサ１も、前述した第２の実施形態に係る圧力センサ１と同様に、センサ本体１０と、ケース１４と、緩衝部材１５とを備えている。センサ本体１０は、上面に金属層１１１が蒸着された下部センサ構成部材１１と、スペーサ１２と、下面に導電インク層１３１が形成された上部センサ構成部材１３ｄとを備えている。
【００４０】
上部センサ構成部材１３ｄは、上面に導電性収縮材料１３２が塗布され硬化されて、幅方向断面において下方へ凸の湾曲形状に形成されている。したがって、緩衝部材１５が押圧される際、上部センサ構成部材１３ｄが全体として一様な変形をし易く、圧力センサ１の動作が安定することになる。
【００４１】
導電性収縮材料１３２としては、例えば、収縮インクを使用することができ、これを上部センサ構成部材１３ｄの上面に印刷手段によって塗布することにより、製造容易で且つ安定した凸状の上部センサ構成部材１３ｄが形成される。収縮インクとしては、例えば、エポキシ系熱硬化性樹脂、シリコン系熱硬化性樹脂等を使用したもの等、種々のものを用いることができる。
【００４２】
次に、本発明の第５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５の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図を示す。図６に示すように、本実施形態の圧力センサ１も、前述した第４の実施形態に係る圧力センサ１と同様に、センサ本体１０と、ケース１４と、緩衝部材１５とを備えている。センサ本体１０は、上面に金属層１１１が蒸着された下部センサ構成部材１１と、スペーサ１２と、下面に導電インク層１３１が形成された上部センサ構成部材１３ｅとを備えている。
【００４３】
上部センサ構成部材１３ｅは、図７に示すように、軸線を上部センサ構成部材１３ｅの長手方向に略平行とし、且つ下方へ凸をなす円筒面の一部に相当する湾曲状に形成されている。すなわち、センサ構成部材の幅方向に湾曲した形状とされている。この圧力センサ１によれば、上部センサ構成部材１３ｅが、安定した状態でさらに下方に向かって凸状に変形するため、圧力センサ１の動作が安定する。
【００４４】
図８に、この上部センサ構成部材１３ｅの製造方法の一例を示す。図８に示すように、上部センサ構成部材１３ｅを製造するにあたって、まず、複数のセンサ構成部材を切り出すことができる薄板状の部材が成形ロール３によって押圧され、該成形ロールのロール癖がつけられる。次に、ロール癖のつけられた薄板状の部材が、所定の長さ、幅に型抜きされ、個々の上部センサ構成部材１３ｅが形成される。
【００４５】
図９に示すように、上部センサ構成部材１３ｅの押圧時の変形は、幅方向成分が支配的であり、長手方向Ｎは、幅方向Ｈの変形に付随して引っ張られ、寄せられるに留まる。したがって、本実施形態のように、上部センサ構成部材１３ｅが、軸線を上部センサ構成部材１３ｅの長手方向Ｎに略平行とし、且つ下方へ凸をなす円筒面の一部に相当する湾曲状に形成されることにより、上部センサ構成部材１３ｅが全体として一様な変形をし易く、圧力センサ１の動作が安定することになる。
【００４６】
但し、上部センサ構成部材１３ｅが、上記と略直交する方向の円筒面、すなわち、軸線を上部センサ構成部材１３ｅの幅方向Ｈに略平行とし、且つ下方へ凸をなす円筒面の一部に相当する湾曲状に形成した場合であっても、センサ本体がケースに収容されること等により、長手方向Ｎの湾曲形状を直線状に矯正されると下方への凸形状を保つために幅方向Ｈに湾曲する。これは、センサ構成部材が長手方向Ｎに湾曲形状（曲げ癖）を付与された後、その両側部を上下から挟まれることにより湾曲形状をまっすぐに延ばされると、挟まれていない自由な部分は元の湾曲の凸側へ変形しようとする傾向をもっているからであると考えられる。このようにして得られる湾曲によっても、最初から図７に示した円筒面を付与された場合ほどではないが、上部センサ構成部材１３ｅが全体として一様な変形をし易く、圧力センサ１の動作が安定するという効果が得られる。
【００４７】
次に、本発明の第６の実施形態に係る圧力センサについて説明する。図１０は、本発明の第６の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図である。図１０に示すように、本実施形態の圧力センサ１も、前述した第５の実施形態の圧力センサ１と同様に、センサ本体１０と、ケース１４と、緩衝部材１５とを備えている。センサ本体１０は、上面に金属層１１１が蒸着された下部センサ構成部材１１ｆと、スペーサ１２と、下面に導電インク層１３１が形成された上部センサ構成部材１３ｆと、中央センサ構成部材１００とを備えている。
【００４８】
下部センサ構成部材１１ｆは、上面に導電性収縮材料１１２が塗布され硬化されて湾曲形状に形成されている。
【００４９】
中央センサ構成部材１００は、上面に導電性収縮材料１１２が塗布され硬化されて湾曲形状に形成されており、さらにその上面に金属層１１１が蒸着されている。また、下面に導電インク層１３１が形成されている。これにより、中央センサ構成部材１００は、上部センサ構成部材及び下部センサ構成部材の両方の機能を果たす。すなわち、下部センサ構成部材１１ｆとの関係では上部センサ構成部材として機能し、上部センサ構成部材１３ｆとの関係では下部センサ構成部材として機能する。これにより、センサ本体１０は、上部センサ構成部材及び下部センサ構成部材の対が２つ形成されていることになる。本実施形態のセンサ本体１０は、２対のセンサ構成部材で形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、２対より多い複数の対から形成してもよい。
【００５０】
このように、下部センサ構成部材及び上部センサ構成部材の対を複数備える場合は、各対のセンサ構成部材の感度を異ならせることにより、広いレンジの圧力センサとすることができ、小さな押圧力から大きな押圧力まで幅広く感知して出力音に反映させることができる。また、複数対のセンサからの各出力を、音量、音色、コントロール開始タイミング等の異なる制御対象に使用し、或いは同じ制御対象に対して異なる基準で使用する等、多様なタッチコントロールに利用することができる。
【００５１】
次に、本発明の第７の実施形態に係る圧力センサについて説明する。図１１は、本発明の第７の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図である。図１１に示すように、本実施形態の圧力センサ１も、前述した第５の実施形態に係る圧力センサ１と同様に、センサ本体１０と、ケース１４と、緩衝部材１５とを備えている。センサ本体１０は、上面に金属層１１１が蒸着された下部センサ構成部材１１と、スペーサ１２と、下面に導電インク層１３１が形成された上部センサ構成部材１３ｇとを備えている。
【００５２】
上部センサ構成部材１３ｇは、図１２に示すように、１つの鍵に対応する箇所（図中、Ｌで示す）毎に、下方へ凸の球状面の一部に相当する凸状に形成されている。したがって、押鍵される際、上部センサ構成部材１３ｇが特異点を通過することなく、より安定した状態でさらに下方に向かって凸状に変形する。これにより、圧力センサ１の動作が安定することになる。
【００５３】
図１３は、本実施形態の上部センサ構成部材１３ｇと、下方へ凹の球状面の一部に相当する凹状に形成された上部センサ構成部材１３ｈとの変形過程を比較する説明図である。図１３に示すように、本実施形態の上部センサ構成部材１３ｇは、凸状部の周囲が容易に歪み押圧方向に変形し易い。一方、下方に向かって凹状に形成された上部センサ構成部材１３ｈは、保形性に優れ変形し難いため、圧力センサ１の上部センサ構成部材１３ｇとして好ましくない。
【００５４】
図１４は、本発明の第８の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図である。本実施形態の圧力センサ１も、前述した第２の実施形態に係る圧力センサ１と同様に、センサ本体１０と、ケース１４と、緩衝部材１５とを備えている。この実施形態においては、緩衝部材１５はシート状とされ、センサ本体１０の側へ凸をなす湾曲状をなしている。緩衝部材１５の湾曲面は、これに接着される上部センサ構成部材１３を、図示のように同じ方向に湾曲状に追随させる。
【００５５】
この緩衝部材１５の湾曲形状は、前述のセンサ構成部材における湾曲形状と同様の効果を奏する。すなわち、押圧力を受けた時に緩衝部材１５は、全体として一様な変形をし易く、圧力センサ１の動作が安定する。緩衝部材の断面形状は、部材全体を通して均一な断面形状であることが望ましいが、センサ構成部材について図３に示したと同様に、実際にはある程度の不均一性を有することがある（図では、凸状を誇張している）。しかし、このような場合でも、緩衝部材１５が湾曲形状を付与されることにより、押鍵時の変形過程が、場所によって大きく異なることはないので、全体として動作の安定した圧力センサとなる。センサ構成部材の断面形状が均一であっても、緩衝部材の断面形状が不均一であれば、圧力センサの動作は全体として不安定となる。したがって、緩衝部材の押鍵時の動作の安定性も重要である。この安定化の効果は、センサ構成部材について説明したのと同様に、湾曲形状の凸方向がセンサ本体に対し対向及び離反のいずれ側を向いていても得られるが、押圧方向に従うように、センサ本体の側へ向く凸とすることによって、より安定した動作が得られる。
【００５６】
この効果を得るための湾曲形状の曲率は、緩衝部材１５の材質、特に硬度によって異なり、柔軟性が高い場合は大きく、固い場合には小さくしてよい。例えば、緩衝部材１５として、アコースティックピアノの鍵下面の当接を受けるフェルト、赤フェルト等を使用する場合、２０〜５０ｃｍの径のロールの巻ぐせ程度の湾曲程度でよい。
【００５７】
次に、本発明の第９の実施形態に係る圧力センサについて説明する。図１５は、本発明の第９の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図である。この例及び以下の例では、圧力センサのケースが設けられていないが、前述の例と同様のケースに納めることも可能である。この例では、上部センサ構成部材１３の上面にはその両側縁に沿って一対の間隙形成部材１６が接着され、その上に緩衝部材１５が接着されている。間隙形成部材１６は、プラスチック、ゴム、それらの発泡体等の種々の材料で形成することができ、センサに要求される感度等に応じて、硬質なものや弾力性のあるもの、間隙の大きさ等が選択される。間隙形成部材は、ある程度硬質な材料で形成することができ、或いは軟質な材料で形成することができる。前者の場合は、緩衝部材の弾性変形がなければ該緩衝部材が上部センサ構成部材に当接しない程度にしか押圧時に弾性変形しない材料で間隙形成部材を形成し、センサ構成部材への押圧力の到達を主として緩衝部材の変形により得る。後者の場合は、間隙形成部材が、押圧時にセンサ構成部材の感圧面にほぼ垂直な方向に弾性変形するように配置され、センサ構成部材への押圧力の到達を主として緩衝部材の変形により得る。
【００５８】
このセンサは、押圧力が作用しないときは、緩衝部材が上部センサ構成部材１３から離反しており、押圧力が作用すると、緩衝部材が変形し下面が撓んで上部センサ構成部材１３に接し、押圧力を伝える。このように、上部センサ構成部材１３の面上に間隙形成部材１６を介在させて緩衝部材２を装着しているので、直接緩衝部材を接着した場合の不都合、すなわち、接着面にゴミ、油分、空気、皺等が介在して圧力センサ感度の不均一化等の悪影響を及ぼすという不都合が解消される。なお、緩衝部材は、センサ構成部材側に固着するのに代えて、動作部分に固着してもよく、この点は、以下の実施形態においても同様である。
【００５９】
緩衝部材１５は、幅方向断面において下方へ凸の湾曲状とされている。したがって、押鍵時に緩衝部材１５は、は、安定した状態でさらに下方に向かって凸状に変形し、動作が安定する。
【００６０】
図１６は、本発明の第１０の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図を示している。この圧力センサは、緩衝部材１５として、センサ構成部材側に位置する第１緩衝部材１５ａと、鍵又はその連動部分等の動作部分側に位置する第２緩衝部材１５ｂとを備えている。第１緩衝部１５ａは、動作部分の押圧速度が大きいほど大きな変形抵抗を示す粘弾性材料で構成されている。そのような粘弾性材料としては、発泡ウレタン（例えば、株式会社ブリジストン製の商品名「ズレン」）等の樹脂発泡体等、粘弾性を示す種々の材料を使用することができる。第２緩衝部材１５ｂは、第１緩衝部材１５ａへの動作部分の当接を緩衝して押鍵時の抵抗感を和らげるためのものであり、既に説明した種々の材料をで構成することができる。なお、前述のように、緩衝部材１５は、動作部分に固着してもよいし、これを分離して、第１緩衝部材１５ａを上部センサ構成部材に、第２緩衝部材１５ｂを動作部分に固着してもよい。さらに、第１緩衝部材１５ａによる緩衝作用で十分な場合は、第２緩衝部材１５ｂを省略することもできる。
【００６１】
この実施形態に係るセンサは、以下のように作用する。第１緩衝部材１５ａは、押圧力作用時に第２緩衝部が変形した後に変形してセンサ構成部材に接するように粘性の大きい粘弾性材料で構成されている。したがって、鍵停止時の衝撃的な当接（高周波的接触圧）に対しては、それに追随した変形をせず剛体的な反力を示す。一方、アフタータッチコントロール時の押圧動作は鍵停止時より緩慢であり、そのような圧力（低周波的接触圧）に対しては、それに追随した変形をして撓む。したがって、間隙形成部材１６により第１緩衝部材１５ａと上部センサ構成部材１３との間に間隙が形成されていると、衝撃的当接に対しては、第１緩衝部材１５ａは剛体的に作用して変形し難く、上部センサ構成部材１３との間に間隙が存して到達しないか、または到達しても伝達される押圧力は小さい。一方、鍵停止後に加えられるアフタータッチコントロールのための押圧に対しては、押圧に追随して圧縮されて厚さを減少しつつ湾曲し、上部センサ構成部材１３に到達し、押鍵圧に対応した押圧力を伝える。これにより、演奏者の意図にしたがった適切なアフタータッチコントロールが可能となる。また、既に押鍵されアフタータッチコントロール状態にある鍵に加えて、共通センサに属する鍵を押した場合も、第１緩衝部材１５ａは後の押鍵時の衝撃力に対して同様の応答を示すので、この場合も、意図に反した楽音が発せられるのが防止される。このように、鍵停止時の衝撃力がそのままセンサ本体に伝達されることがないので、大きな押圧力によりセンサ本体が損傷されるのが防止され、使用寿命を長くすることができる。特に、感度の高いセンサの場合は、大きな押圧力に対する耐久性が低い場合が多いので、その効果が大きい。
【００６２】
図１７は、本発明の第１１の実施形態に係る圧力センサ１の縦断面図を示している。この例では、センサ本体１０が、ケース１４に収容されている例を示している。ケース１４は、センサ本体長手方向に延びる帯状の底壁１４０と、該底壁上で対をなして該底壁の長手方向に延び、各々底壁から起立して内側に向かって突出し、中央部に開口部を形成する対向壁１４１とを有しており、センサ本体１０を収容している。この例では、間隙形成部材１６がケース１４の対向壁１４１上に固定され、その上に緩衝部材１５が接着されている。間隙形成部材１６におけるセンサ本体１０寄り部分１６０は、前述の例と同様に、１対の幅が狭く細長い部分で構成されており、緩衝部材寄り部分１６１は、緩衝部材を支持するのに必要な一定の幅で部材長手方向に延びている。この例においては、緩衝部材に加えられた押圧力は、緩衝部材を変形させて１対の間隙形成部材間から下方へ突出させ、上部センサ構成部材１３への押圧力として作用する。一方、緩衝部材から間隙形成部材１６に伝わった押圧力は、緩衝部材を支持する幅を有する緩衝部材寄り部分１６１から、幅の狭いセンサ本体寄り部分１６０を経てケースの対向壁１４１に伝わる。したがって、間隙形成部材からはセンサ構成部材に伝わる押圧力はほとんどなく、正確なアフタータッチコントロールを実現することができる。
【００６３】
この例においても、緩衝部材１５は、幅方向断面において下方へ凸の湾曲状とされている。したがって、押鍵時に緩衝部材１５は、は、安定した状態でさらに下方に向かって凸状に変形し、安定した動作が得られる。
【００６４】
以上の説明において、センサ本体をケースに収容するタイプのセンサについても、ケースを用いず、センサを基板やフレームに直接固定することもできる。
【００６５】
また、本発明は、以上に示した上部センサに導電インク、下部センサに金属層を設けたものの他、従来技術の説明に例示したもの等、湾曲形状を付与できるシート状部材やプレート状部材をセンサ構成部材に使用した種々の形態のセンサに適用することができる。
【００６６】
【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、センサ構成部材の凸の方向が一定となっているので、変形する過程が均一化され、動作の安定した圧力センサを得ることができる。また、緩衝部材が、シート状をなしシート状面の一方の側へ凸をなす湾曲状をなしている場合には、緩衝部材の動作の安定性が得られるので、緩衝部材を介した圧力センサへの圧力伝達が安定する。これらに基づくセンサの動作の安定性は、特に、ピアニシモの音等、微妙で繊細な表現をする場合や、鍵に付加される押圧力がてこ比によって縮小される場合など、圧力センサに加わる数ｇｆ程度の押圧力の差まで出力音に反映させる必要があるときに極めて有効である。
【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、本発明の第２の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図３】図３は、図２に示す圧力センサの上部センサ構成部材を示す斜視図及びその中の一部の縦断面図である。
【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縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の第５の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図７】図７は、図６に示す圧力センサの上部センサ構成部材を示す斜視図である。
【図８】図８は、図７に示す上部センサ構成部材の製造方法の一例を示す説明図である。
【図９】図９は、図７に示す上部センサ構成部材の変形状態を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の第６の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第７の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す圧力センサの上部センサ構成部材を示す斜視図及び該上部センサ構成部材の凸状の説明図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す上部センサ構成部材と、下方へ凹の球状面の一部に相当する凹状に形成された上部センサ構成部材との変形過程を比較する説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の第８の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第９の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１０の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第１１の実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。
【図１８】図１８は、従来の圧力センサの一例を示す縦断面図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す圧力センサの上部センサ構成部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  圧力センサ
１０  センサ本体
１１、１１ｆ  下部センサ構成部材
１２  スペーサ
１３、１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ  上部センサ構成部材
１４  ケース
１５  緩衝部材
【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】
0004192388.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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