JPH0664453B2 - 電子楽器用鍵盤装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子楽器の鍵盤装置に関するものである。

従来の技術 近年、電子鍵盤楽器はアコースティックピアノに近い演
奏表現が出来るように改良が加えられ、音については打
鍵の強弱に応じて発生音を制御し、その強弱が出せるタ
ッチセンシティブ方式のものが多くなってきている。こ
れに伴ない演奏者の指に伝わる鍵のタッチ感が重要視さ
れ、ピアノに近いタッチが出せる電子楽器用鍵盤装置の
実現が強く望まれてきている。

このような電子楽器用鍵盤を実現する従来の技術とし
て、例えば実公昭50−10752号公報に示されているよう
に、鍵盤の下面に締石あるいは電磁石を取り付け、これ
と対向するフレーム上に電磁石あるいは締石を設けて締
石と電磁石間の磁気力によって鍵盤のタッチを制御する
方式の電子楽器用鍵盤装置がある。

以下、図面を参照しながら、上述したような従来の電子
楽器用鍵盤装置について説明を行う。

第４図は従来の電子楽器用鍵盤装置の構成を示すもので
ある。第４図において、１は鍵盤であり、その一端がフ
レーム２の端部に設けられた支持板３によって回転自在
に支持され、鍵盤１の端部と支持板３の下部との間に
は、コイルバネ４が設けられている。５は鍵盤１の中央
部下面に固着された永久磁石であり、この永久磁石５に
対向して磁極片６と励磁コイル７からなる電磁石がフレ
ーム２に取り付けられる。励磁コイル７のコイル両端8,
9には磁性切換用スイッチ10を介して直流電源11が接続
されている。

以上のように構成された電子楽器用鍵盤装置について、
以下その動作について説明する。

演奏者が鍵盤１を打鍵すると、鍵盤１は支持板３によっ
て回転自在に支持されているため、鍵盤１の端部と支持
板３の下部との間に設けたコイルバネ４の張力に抗し
て、鍵盤１は下降する。鍵盤１の中央部下面には永久磁
石５が固着され、この永久磁石５に対向して磁極片６と
励磁コイル７からなる電磁石がフレーム２に取り付けら
れているため、鍵盤１の下降とともに、永久磁石５と磁
極片６と励磁コイル７からなる電磁石との間隔は狭くな
ってくる。励磁コイル７の両端8,9には極性切換用スイ
ッチ10を介して直流電源11が接続されているため、極性
切換用スイッチ10の操作により、鍵のタッチを制御する
ことができる。すなわち、極性切換用スイッチ10がオフ
のときは、励磁コイル７には電流が流れず、磁極片６は
電磁石として動作せず、鍵盤１の中央部下面に設けた永
久磁石５は、磁極片６に引き寄せられるため、鍵のタッ
チとしてはやや軽いものとなる。一方、極性切換用スイ
ッチ10をオンにすると、励磁コイル７に電流が流れ電磁
力が発生し、磁極片６は電磁石とし動作する。磁極片６
に発生する電磁石の極性は、励磁コイル７に流れる電流
の方向により選択できる。すなわち、極性切換用スイッ
チ10の操作によって極性を決めることができる。鍵盤１
の下面に設けた永久磁石５の極性に対して、磁極片６に
発生する極性が異極の場合は、互いに吸引し合うため、
鍵盤１は下側に強く引き寄せられ鍵のタッチとしては、
相当軽いものとすることができる。また、極性切換用ス
イッチ10の操作によって、永久磁石５の極性に対して、
磁極片６に発生する極性が同極の場合は、互に反発し合
って、鍵のタッチは重いものとなる。

上記の如く、鍵盤１の下面に設けた永久磁石５と、これ
と対向するフレーム上に磁極片６と励磁コイル７を取り
付け、励磁コイル７のコイル両端8,9に極性切換用スイ
ッチ10を介して直流電源を接続する構成として、極性切
換用スイッチ10の操作により、種々のタッチ感を得るこ
とができる電磁楽器用鍵盤装置であった。

発明が解決しようとする問題点 第３図は指が触れ鍵盤が下降を開始してから、ストッパ
ーに当って止まるまでの打鍵過程において、指が鍵盤か
ら受ける反力、即ち、タッチ感を実際のグランドピアノ
について測定したものであり、横軸が鍵盤の移動ストロ
ーク、縦軸が反力を表わす。上記特性を見るならば、指
が鍵盤から受ける反力は指が鍵盤に触れた時に生じる
反力（以後アタック反力と呼ぶ）、ハンマーが移動す
るために生じる反力（以後ハンマー移動反力と呼ぶ）、
ストッパーによって止まった時に生じる反力（以後ス
トップ反力と呼ぶ）の３つに大別できる。これを指への
タッチ感で表現するならばアタック反力は衝撃力として
感じるもので、演奏者の指のスピード、即ち奏法にも大
きく影響を受け、強く弾くほど衝撃は大きなものとな
る。次にハンマー移動反力は、一般に重い、軽いで表現
されるもので、ハンマーの打弦によって、音を発生させ
るアコースティックピアノ特有の特性であって、現行の
電子楽器用鍵盤装置とタッチ感において大きな差異を生
じさせている主要因でもある。ストップ反力はアタック
反力と同様に衝撃力として感じるものであって、その大
きさは打鍵速度に依存する。

上記の特性で明らかなように、ピアノのタッチ感を出す
には、鍵盤の動きをかなり複雑に制御する必要がある。
従って、単に極性切換用スイッチによって鍵盤の動きを
コントロールする上記従来の構成ではアコースティック
ピアノのタッチ感を得ることは困難であった。

さらに、上記従来例では、永久磁石と電磁石との間の磁
気力によって鍵盤の動きを制御しているため、永久磁石
と電磁石間の間隙が大きい時、即ち、互の磁気力が及び
にくい鍵盤が上り切った位置付近で、鍵盤の動きを制御
するには、永久磁石として、その形状や起磁力の大きな
ものを使用し、電磁石として励磁コイルに大電流を流す
などの対策を施し、磁気力を制御に十分な大きさとする
必要があった。しかし、永久磁石を大きくすることは、
各鍵盤間の寸法が決まっているためスペース的に困難で
あり、また起磁力の大きな磁石材料を使用すると非常に
高価なものとなり、大幅なコスト上昇となっていた。一
方、電磁石の磁気力を強めるため、励磁コイルに大電流
を流すことは、電源として大出力のものを必要とすると
ともに、励磁コイルの発熱による破損の原因となり、実
現性に乏しいものとなっていた。

本発明は上記問題点に鑑み、アコースティックピアノの
タッチ感に非常に近く、低コストな電子楽器用鍵盤装置
を提供するものである。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するため本発明の電子楽器用鍵盤装置
は、支点を中心として回転自在に保持された鍵盤の下面
に連結板を結合し、この連結板の一端にポリエステルエ
ラストマーから成り、２カ所にくびれ部を有する連結棒
が一体となったピストンを固着して、ダッシュポット内
に挿入し、またダッシュポット終端には細孔が設けてあ
り、細孔出口には、圧電形、電磁形あるいは動電形アク
チュエータより成る空気弁を配置して、空気弁にはその
動きを電気的に制御する制御回路を備えた構成となって
いる。

作 用 この構成によって、鍵盤には連結板を介して、ポリエス
テルエラストマーから成り、２カ所にくびれ部を有する
連結棒が一体となったピストンを結合し、ダッシュポッ
ト内に挿入されているため打鍵によって、連結板とピス
トンの連結棒との結合部は、鍵盤の支点を中心とする回
転運動を生ずるが、連結棒の２カ所のくびれ部によっ
て、この運動を吸収し、ピストンの動きをダッシュポッ
ト壁面に平行なものとし、機械的な摩擦を小さくして円
滑な動きが得られる。また、ダッシュポットの終端には
細孔を設け、細孔出口には、制御回路により電気的にそ
の動きが制御可能な空気弁を備えているため、例えば空
気弁が、細孔からの空気流を閉止する方向に制御されて
いると、演奏者が鍵盤を打鍵した場合、ダッシュポット
とピストンによって構成される空室の空気は膨張し、指
の動きに抗して鍵盤は制動され、タッチ感は非常に重た
いものとなる。一方、それまで閉止していたダッシュポ
ット細孔を、開放するように空気弁を制御すると、空気
は容易に流入して空室の空気はほとんど膨張することな
く、非常に軽いタッチ感が実現できる。このように、ダ
ッシュポット終端に設けた細孔と、その細孔出口に備え
た空気弁の電気的制御により、ダッシュポット内の空気
圧を変化させ、任意の鍵タッチ感が実現できることとな
る。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例における電子楽器用鍵盤装置
の構成を示す要部断面図である。第２図はその要部拡大
断面を示すものである。第１図において、12は鍵盤であ
り、13は鍵盤12を回転自在に支持する支持台、14は支持
台13を固定する基板、15は鍵盤12と基板14との間に設け
たコイルバネ、16は鍵盤12の下面に結合した連結板、17
は基板14に設けた連結板16を通すための開口、18はポリ
エステルエラストマーから成り、２カ所のくびれ部19,2
0を有する連結棒21が一体となったピストンであり、連
結棒21と連結板16は固着結合されている。22はピストン
18を挿入したダッシュポットでその一端23は基板14に固
定されている。24はダッシュポット22の終端に設けた細
孔、25はその一端をダッシュポットに固定し、細孔24の
出口に設けた圧電形アクチュエータの空気弁、26,27は
空気弁25の電気入力端子、28は電気入力端子26,27に接
続した制御回路である。

以上のように構成された鍵盤装置について、以下その動
作について説明する。まず、演奏者が鍵盤12を打鍵する
と、鍵盤12は一端が支持台13によって回転自在に支持さ
れているため、鍵盤12と基板14との間に設けたコイルバ
ネ15のバネ力に抗して下降する。鍵盤12の下面には連結
板16を介して２カ所のくびれ部19,20を有する連結棒21
と一体に形成されたピストン18が結合され、ダッシュポ
ット22に挿入されている。ピストン18に一体に形成され
た連結棒21とその２カ所のくびれ部19,20の動きは非常
に重要である。即ち、連結板16とピストン18の連結棒21
との結合部は、鍵盤12の支持台13の支点を中心とする回
転運動を生ずるが、連結棒21の２カ所のくびれ部19,20
は容易に屈曲する支点として働き、回転運動を吸収し、
ピストン18の動きをダッシュポット22の壁面に平行な方
向へと変換し、機械的な摩擦を小さくして円滑な動きを
可能とする。また、連結棒21の材料として使用したポリ
エステルエラストマーは材料自体が適当な内部損失を有
しているため、不要な振動を吸収することができる。

さらにダッシュポット22の終端には細孔24を設け、細孔
24の出口には、制御回路28により電気的にその動きが制
御可能な圧電形アクチュエータの空気弁25を設けている
ため、空気弁25が、細孔24の出口を閉止する方向に制御
回路28により電気入力を加えると、ダッシュポット22と
ピストン18により構成される空室の空気は膨張し、ピス
トン18の動きは制動され、連結板16により結合された鍵
盤12に伝達されて指の動きに抗し、タッチ感は非常に重
たいものとなる。

一方、本実施例では空気弁25はバイモルフ形の圧電素子
によって構成したアクチュエータであるため、その電気
入力端子26,27に加える制御回路28からの電気入力によ
って、第２図で示す様に、それまで閉止していたダッシ
ュポット22の細孔24の出口を開く方向に屈曲変形させる
ことができる。この状態で、鍵盤12が打鍵されると空気
は細孔24から容易に流入し、ダッシュポット22とピスト
ン18で構成される空室の空気はほとんど膨張せず、鍵盤
12の動きは制動されることなく、非常に軽いタッチとな
る。上記２例については、極端な制御を行なった場合に
ついて説明したが、制御回路28により、空気弁25の動き
をさらに細かく制御して、ダッシュポット22の細孔24か
ら流入する空気流量を調節するならば、ダッシュポット
22とピストン18により構成される空室の空気圧を変化さ
せることとなり、鍵盤12の動き、即ち指に伝わるタッチ
感を任意のものとすることができる。

なお、本実施例では、空気弁として圧電形アクチュエー
タを使用しているが、電磁形あるいは動電形のアクチュ
エータによって空気弁を構成してもよい。

発明の効果 本発明は、支点を中心として回転自在に保持された鍵盤
の下面に連結板を介して、ダッシュポットに挿入された
２カ所にくびれ部を有する連結棒が一体となったピスト
ンを結合し、この２カ所のくびれ部により、連結板とピ
ストン連結棒との結合部の回転運動を吸収して、ピスト
ンの運動を円滑なものとするとともに、ダッシュポット
終端に細孔を設け、その細孔出口に空気弁を配して、そ
の動きを制御回路からの電気入力により制御し、ダッシ
ュポット細孔から流入する空気流量を調節し、ダッシュ
ポットとピストンによって構成される空室内の空気圧を
変化させて、任意のタッチ感を得るものであり、ハンマ
ー移動反力のような複雑な特性も容易に得られ、非常に
アコースティックピアノのタッチ感に近い電子楽器用鍵
盤装置が実現できる。また、従来例のように、鍵盤の動
きを制御するため、永久磁石と電磁石間の磁気力を利用
する手段では有効な力を得るにはその形状や起磁力の大
きな永久磁石や電磁石の励磁コイルに大電流を流す必要
があり、スペースの問題やコストで実現性に乏しいもの
であったが、本発明では、空気弁の僅かな動きで、ダッ
シュポットの終端に設けた細孔に流入する空気流量を変
化させるだけで、鍵盤を制動するに十分な力を得ること
ができ、コスト上昇の原因となる構成部品も少ないた
め、実用的で低コストな電子楽器用鍵盤とすることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における電子楽器用鍵盤装置
の構成を示す要部断面図、第２図は同要部拡大断面図、
第３図はグランドピアノの打鍵特性図、第４図は従来の
電子楽器用鍵盤装置の構成を示す要部断面図である。 12……鍵盤、16……連結板、18……ピストン、19,20…
…くびれ部、21……連結棒、22……ダッシュポット、24
……細孔、25……空気弁、28……制御回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支点を中心として回転自在に保持された鍵
   盤と、前記鍵盤下面に結合した連結板と、前記連結板の
   一端にポリエステルエラストマーから成り、２カ所にく
   びれ部を有する連結棒が一体となったピストンと、終端
   に細孔を設けた前記ピストンを上下運動させるためのダ
   ッシュポットと、前記ダッシュポット細孔の出口を開閉
   可能なように設けられた空気弁と、前記空気弁の動きを
   制御する制御回路とを備えたことを特徴とする電子楽器
   用鍵盤装置。
2. 【請求項２】空気弁が、圧電形、電磁形あるいは動電形
   のアクチュエータであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の電子楽器用鍵盤装置。