JP7436344B2 - 鍵盤装置および荷重の付与方法 - Google Patents

Description

本発明は、鍵盤装置に関し、特に、良好な押鍵感触を付与できる鍵盤装置および荷重の付与方法に関する。

特許文献１には、押鍵時の鍵の回転に連動させるようにしてハンマーを回転させ、そのハンマーの回転に伴って鍵に作用する荷重（鍵を押し上げる反力）を利用して、押鍵時の感触を演奏者に付与する鍵盤装置が記載されている。この種の鍵盤装置によれば、ハンマー（質量体）の質量を増減させることにより、押鍵時に鍵に作用する荷重、即ち、押鍵時の感触を変化させることができる。

特開２０２０－０６０６５２号公報（例えば、段落００２９、図３）

しかしながら、上述した従来の技術では、ハンマーの回転に伴って鍵に作用する荷重は、押鍵の初期位置から終端位置にかけて変化が少ないため、良好な押鍵感触を付与できないという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、良好な押鍵感触を付与できる鍵盤装置および荷重の付与方法を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の鍵盤装置は、一端側に質量体を有し、鍵の押鍵時に他端側が押し込まれることで第１方向に回転するハンマーと、前記第１方向に向けた第１荷重と、前記第１方向とは反対の第２方向に向けた第２荷重と、の少なくとも一方を前記ハンマーに付与する荷重付与部材と、を備え、前記第１荷重は、前記鍵の押鍵の終端位置に近づくにつれて徐々に増加する荷重であり、前記第２荷重は、前記終端位置に近づくにつれて徐々に減少する荷重である。

本発明の荷重の付与方法は、一端側に質量体を有し、鍵の押鍵時に他端側が押し込まれることで第１方向に回転するハンマーと、前記第１方向に向けた第１荷重と、前記第１方向とは反対の第２方向に向けた第２荷重と、の少なくとも一方を前記ハンマーに付与する荷重付与部材と、を備える鍵盤装置における荷重の付与方法であって、前記第１荷重は、前記鍵の押鍵の終端位置に近づくにつれて徐々に増加する荷重であり、前記第２荷重は、前記終端位置に近づくにつれて徐々に減少する荷重である。

第１実施形態における鍵盤装置の断面図である。 （ａ）は、弾性体の斜視図であり、（ｂ）は、図１のＩＩｂ部分を拡大した鍵盤装置の部分拡大断面図である。 （ａ）は、図１のＩＩＩａ部分を拡大した鍵盤装置の部分拡大断面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）の状態から白鍵が押鍵された状態を示す鍵盤装置の部分拡大断面図である。 （ａ）は、図３（ｂ）の状態から白鍵が更に押鍵された状態を示す鍵盤装置の部分拡大断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の状態から白鍵が終端位置まで押鍵された状態を示す鍵盤装置の部分拡大断面図である。 （ａ）は、白鍵のストローク量と白鍵に作用する荷重との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、白鍵のストローク量とハンマーに付与される荷重との関係を示すグラフである。 （ａ）は、第２実施形態の鍵盤装置の部分拡大断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）の状態から白鍵が押鍵された状態を示す鍵盤装置の部分拡大断面図である。 （ａ）は、第１の変形例における白鍵のストローク量とハンマーに付与される荷重との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、第２の変形例における白鍵のストローク量とハンマーに付与される荷重との関係を示すグラフである。

以下、好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、第１実施形態の鍵盤装置１の全体構成について説明する。図１は、第１実施形態における鍵盤装置１の断面図である。なお、図１では、鍵盤装置１の左右方向（複数の鍵２の並び方向）と直交する平面であって、ハンマー６及び白鍵２ａを含む平面で切断した断面が図示される。また、以下の説明においては、演奏者から視て手前側（図１の右側）を鍵盤装置１の前方側、それとは反対側（図１の左側）を後方側として説明する。

図１に示すように、鍵盤装置１は、樹脂材料を用いて形成される複数（本実施形態では、８８個）の鍵２を備える鍵盤楽器（電子ピアノ）として構成される。鍵２は、幹音を演奏するための複数（本実施形態では、５２個）の白鍵２ａと、派生音を演奏するための複数（本実施形態では、３６個）の黒鍵２ｂと、から構成され、それら複数の白鍵２ａ及び黒鍵２ｂが左右方向（図１の紙面垂直方向）に並べて設けられる。

鍵盤装置１には、合成樹脂や鋼板等を用いて形成される板状のシャーシ３が左右方向に延びるように設けられる。シャーシ３の上面には、鍵２を支持するためのベース部材４が固定される。

ベース部材４の後端側（図１の左側）の上面には、鍵２の回転軸となる軸５が設けられ、この軸５によって鍵２の後端（基端）部分がベース部材４に回転可能に支持される。鍵２の下方には、鍵２の回転に連動するハンマー６が設けられており、このハンマー６により、演奏者が鍵２を押鍵した際の感触（以下「押鍵感触」と称す）が付与される。

以下に、白鍵２ａの押鍵または離鍵に連動してハンマー６を回転させる（押鍵感触を付与する）構造の詳細について説明するが、かかる構造は黒鍵２ｂにおいても実質的に同一である。よって、以下に説明する白鍵２ａの構成による作用、効果は、黒鍵２ｂにおいても同様に奏するものである。

ベース部材４の前後方向略中央部分には、左右方向に沿う回転軸６０回りにハンマー６が回転可能に支持される。ハンマー６は、白鍵２ａの押鍵時に押鍵感触を付与するための質量部６１（質量体）と、白鍵２ａの押鍵時にスイッチＳを押し込むための押圧部６２と、から構成される。

ハンマー６のうち、回転軸６０よりも後方側（図１の左側）（一端側）の部位が質量部６１であり、回転軸６０よりも前方側（図１の右側）（他端側）の部位が押圧部６２である。押圧部６２の上面には、下方に凹む受け部６３が形成される。

白鍵２ａの下面からは突起部２０が下方に突出して形成され、この突起部２０の先端がハンマー６の受け部６３の底面に接触している。受け部６３の底面は、突起部２０の先端が前後にスライドするスライド面として構成されている。よって、白鍵２ａの押鍵時には、白鍵２ａの突起部２０が受け部６３の底面に沿ってスライドすることでハンマー６が回転軸６０回りに回転し、このハンマー６の回転によって質量部６１が持ち上がるように変位する。質量部６１は、押鍵感触を付与できる程度の質量を有しているため、ハンマー６の回転に伴う反力により、白鍵２ａを押鍵した際の押鍵感触が演奏者に付与される。

一方、白鍵２ａが押鍵された際に押圧部６２が下方に変位するが、押圧部６２の下方には、上面にスイッチＳを有する基板７が設けられるため、白鍵２ａが押鍵されることでスイッチＳが押圧部６２によって押し込まれる。このスイッチＳのオン／オフによって白鍵２ａの押鍵情報（ノート情報）が検出され、その検出結果に基づく楽音信号が外部に出力される。

押圧部６２によってスイッチＳが押し込まれた状態（図４（ｂ）参照）が白鍵２ａの押鍵の終端位置（以下「終端位置」と称す）であり、この終端位置から白鍵２ａが離鍵されると、ハンマー６の質量部６１の質量によってハンマー６が初期位置（図１の状態）に戻るように回転する。このハンマー６の回転時には、突起部２０が受け部６３の底面に沿ってスライドしつつ持ち上げられることで白鍵２ａを初期位置に復帰させる復帰力が付与される。

このように、本実施形態では、白鍵２ａの押鍵時の押鍵感触がハンマー６（質量部６１）によって付与されるが、このハンマー６に加え、弾性体８によっても押鍵感触が付与される構成となっている。

図１及び図２を参照して、弾性体８及びその取付構造の詳細を説明する。図２（ａ）は、弾性体８の斜視図であり、図２（ｂ）は、図１のＩＩｂ部分を拡大した鍵盤装置１の部分拡大断面図である。なお、図２（ｂ）では、鍵盤装置１から弾性体８を取り外した状態が図示される。

図２（ａ）に示すように、弾性体８は、軸方向に並ぶ一対のコイル部８０と、それら一対のコイル部８０の軸方向両端側から延びる一対の第１腕部８１と、一対のコイル部８０の軸方向中央側の端部から延びる第２腕部８２と、から構成されるダブルトーション形状のねじりコイルばねである。一対の第１腕部８１の各々の先端部は、互いの対向間に向けて屈曲するＬ字状に形成され、第２腕部８２は、一対のコイル部８０の軸方向中央側の端部同士を連結するＵ字状に形成される。

図２（ｂ）に示すように、ベース部材４には、ハンマー６の押圧部６２の前端部（図２（ｂ）の右側の端部）と前後で対面する位置に、弾性体８を支持するための凹部４０が形成される。凹部４０は、ハンマー６の回転軸６０（図１参照）から離れる方向に凹むように形成され、凹部４０には、弾性体８の一対の第１腕部８１の先端部が回転可能に嵌め込まれる。

ハンマー６の押圧部６２の前端側の外面には、ハンマー６の回転軸６０側（図２（ｂ）の左側）に向けて凹む凹部６４が形成される。凹部６４は、弾性体８の第２腕部８２の先端部を回転可能に受け入れる部位である。

即ち、弾性体８の前後方向両端部を構成する第１腕部８１及び第２腕部８２が凹部４０，６４に嵌め込まれることにより、弾性体８の両端がベース部材４及びハンマー６の各々に対して回転可能な状態で引っ掛けられる（図１参照）。これにより、ハンマー６の回転に連動するようにして弾性体８を回転させることができる。

ベース部材４の凹部４０には、左右方向（図２（ｂ）の紙面垂直方向）に向けた弾性体８（第１腕部８１）の変位を規制する規制壁４１が形成されている。また、ハンマー６の凹部６４は、押圧部６２の前端面から突出する上下一対の突起６５，６６によって形成されており、上方側の突起６５が弾性体８の第２腕部８２の内周側に挿入されるように構成されているため、左右方向に向けた弾性体８の変位は、突起６５と第２腕部８２との接触によって規制される。このように、弾性体８の左右方向への変位を規制した状態で、弾性体８の両端部をベース部材４及びハンマー６に回転可能に接続することにより、弾性体８を安定して回転させることができる。

次いで、図３及び図４を参照して、白鍵２ａの押鍵時や離鍵時に弾性体８からハンマー６に付与される荷重について説明する。図３（ａ）は、図１のＩＩＩａ部分を拡大した鍵盤装置１の部分拡大断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態から白鍵２ａが押鍵された状態を示す鍵盤装置１の部分拡大断面図である。

図４（ａ）は、図３（ｂ）の状態から白鍵２ａが更に押鍵された状態を示す鍵盤装置１の部分拡大断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態から白鍵が終端位置まで押鍵された状態を示す鍵盤装置１の部分拡大断面図である。なお、図３及び図４では、図面を簡素化するために、ハンマー６のハッチングを省略している。

また、以下の説明においては、ベース部材４による弾性体８の支持位置（弾性体８とベース部材４との接続位置）を支持位置Ｐ１、弾性体８からハンマー６の押圧部６２に荷重が付与される位置（弾性体８とハンマー６との接続位置）を荷重付与位置Ｐ２と記載して説明する。また、側面視（ハンマー６の回転軸６０と直交する平面における断面視）において、支持位置Ｐ１とハンマー６の回転軸６０の中心とを結ぶ直線を仮想線Ｖ１とし、回転軸６０を中心にして荷重付与位置Ｐ２を通るように描いた円を仮想円Ｖ２として説明する。

図３（ａ）に示すように、弾性体８は、白鍵２ａが押鍵される前の初期位置において、ベース部材４とハンマー６との間で所定量圧縮された状態となっている。よって、弾性体８には、ベース部材４とハンマー６の押圧部６２とを押し広げる弾性力Ｆが生じている。なお、この弾性力Ｆの向きは、支持位置Ｐ１と荷重付与位置Ｐ２とを結ぶ直線に沿った方向である。

荷重付与位置Ｐ２は、初期位置において仮想線Ｖ１よりも上方側に位置しているため、初期位置においては、後方斜め上側（図３（ａ）の左上側）に向けた弾性力Ｆがハンマー６の押圧部６２に付与される。

この弾性力Ｆを、仮想円Ｖ２の接線方向成分である荷重Ｆａと、法線方向成分である荷重Ｆｂとに分解すると、荷重Ｆａは、ハンマー６の押圧部６２を押し上げる向き（第２方向）に作用する。つまり、この荷重Ｆａは、白鍵２ａを押鍵した際に演奏者が反力として感じる荷重であり、以下の説明においては、この荷重を反力荷重Ｆａと記載して説明する。

図３（ｂ）に示すように、初期位置から白鍵２ａが押鍵され、その押鍵後に荷重付与位置Ｐ２が初期位置と仮想線Ｖ１との間を変位する際には、弾性体８が僅かに圧縮される。これは、支持位置Ｐ１を中心にした仮想円（図示せず）上で荷重付与位置Ｐ２が変位する場合には、弾性体８の圧縮量が一定になるのに対し、本実施形態では、ハンマー６の回転軸６０を中心にした仮想円Ｖ２上で荷重付与位置Ｐ２が変位するためである。

よって、押鍵後に荷重付与位置Ｐ２が初期位置と仮想線Ｖ１との間を変位する際には、ハンマー６に作用する弾性力Ｆが初期位置に比べて僅かに上昇する。一方、この弾性力Ｆの向きは、初期位置から押鍵のストローク量が増加するにつれて徐々に仮想線Ｖ１に平行に近づくように変化するため、弾性力Ｆの接線方向成分（仮想円Ｖ２の接線方向における成分）は初期位置に比べて減少する。そして、上述した弾性力Ｆの上昇の割合よりも、弾性力Ｆの接線方向成分の減少割合の方が大きくなるように構成されているため、反力荷重Ｆａは、初期位置から白鍵２ａのストローク量が増加するにつれて徐々に減少する。

図４（ａ）に示すように、図３（ｂ）の状態から白鍵２ａが更に押鍵され、荷重付与位置Ｐ２が仮想線Ｖ１上に達すると、ハンマー６に作用する弾性力Ｆの向きが仮想線Ｖ１上に沿う方向となる。即ち、弾性力Ｆがハンマー６の回転軸６０に向けられ、ハンマー６の回転方向には荷重が生じない状態となる。

このように、弾性体８からハンマー６に作用する反力荷重Ｆａを初期位置から押鍵途中にかけて徐々に減少させることにより、押鍵の初期位置付近に比べ、押鍵途中における押鍵感触を軽くできる。よって、ハンマー６の質量部６１の質量（荷重）のみで押鍵感触を付与する場合に比べ、演奏者に良好な押鍵感触を付与できる。

なお、以下の説明においては、荷重付与位置Ｐ２が仮想線Ｖ１に位置する状態であって、弾性体８の弾性力Ｆによる荷重が生じない位置（図４（ａ）の状態）（所定位置）を「中立位置」と記載して説明する。

図４（ｂ）に示すように、中立位置（図４（ａ）の状態）から白鍵２ａが更に押鍵され、荷重付与位置Ｐ２が仮想線Ｖ１よりも下方に変位すると、後方斜め下側（図４（ｂ）の左下側）に向けた弾性力Ｆがハンマー６に付与される。

この弾性力Ｆを、仮想円Ｖ２の接線方向成分である荷重Ｆｃと、法線方向成分であるの荷重Ｆｂとに分解すると、荷重Ｆｃは、ハンマー６の押圧部６２を押し下げる向き（第１方向）に作用する。つまり、この荷重Ｆｃは、白鍵２ａを押鍵した際に、その押鍵動作を補助する荷重であり、以下の説明においては、この荷重を補助荷重Ｆｃと記載して説明する。

荷重付与位置Ｐ２が仮想線Ｖ１よりも下方側で変位する場合、中立位置に比べて弾性体８の圧縮状態が僅かに緩和される（弾性体８が僅かに伸長する）。これは、上述した通り、支持位置Ｐ１を中心にした仮想円（図示せず）上で荷重付与位置Ｐ２が変位する場合には、弾性体８の圧縮量が一定になるのに対し、仮想円Ｖ２上で荷重付与位置Ｐ２が変位するためである。

よって、荷重付与位置Ｐ２が仮想線Ｖ１よりも下方側を変位する際には、ハンマー６に作用する弾性力Ｆが中立位置に比べて僅かに減少する。一方、この弾性力Ｆの向きは、中立位置から押鍵のストローク量が増加するにつれて、徐々に仮想線Ｖ１に対する角度が大きくなるくように変化するため、弾性力Ｆの接線方向成分は中立位置に比べて増加する。そして、上述した弾性力Ｆの減少の割合よりも、弾性力Ｆの接線方向成分の増加割合の方が大きくなるように構成されているため、補助荷重Ｆｃは、中立位置から白鍵２ａのストローク量が増加するにつれて徐々に増加する。

ハンマー６に作用する補助荷重Ｆｃを中立位置から終端位置にかけて徐々に増加させることにより、中立位置付近に比べ、終端位置付近における押鍵感触を軽くできる。よって、ハンマー６の質量部６１の荷重のみで押鍵感触を付与する場合に比べ、演奏者に良好な押鍵感触を付与できる。

このように、本実施形態では、初期位置から中立位置までのストローク領域では、徐々に減少する反力荷重Ｆａがハンマー６に付与され、中立位置から終端位置までのストローク領域では、徐々に増加する補助荷重Ｆｃがハンマー６に付与される。よって、白鍵２ａが終端位置まで押鍵された後に離鍵されると、中立位置（図４（ａ）の状態）に近づくにつれて補助荷重Ｆｃが徐々に減少する。これにより、終端位置から中立位置にかけて白鍵２ａを滑らかに復帰させることができる。また、離鍵後に中立位置から初期位置に向けて白鍵２ａが復帰する際には、反力荷重Ｆａ、即ち、白鍵２ａを復帰させる方向の力が徐々に増加するため、白鍵２ａを初期位置に素早く復帰させることができる。

ここで、弾性体８によって反力荷重Ｆａや補助荷重Ｆｃをハンマー６に付与する場合、例えば、ハンマー６の質量部６１（図１参照）とベース部材４との間を弾性体８で接続することも可能である。しかしながら、ハンマー６は、質量部６１の質量による反力を白鍵２ａに効率良く作用させるために、回転軸６０から押圧部６２の前端（ハンマー６の他端）までの寸法よりも、回転軸６０から質量部６１の後端（ハンマー６の一端）までの寸法が長く形成されるため、白鍵２ａの押鍵に伴うハンマー６の回転時には、押圧部６２に比べて質量部６１の方が上下の変位量が大きくなる。

よって、上述したように弾性体８を質量部６１に接続すると、例えば、初期位置での弾性体８の圧縮量（弾性力Ｆ）と中立位置での圧縮量との差が大きくなり易くなる。よって、初期位置から中立位置にかけて反力荷重Ｆａを徐々に減少させることや、中立位置から終端位置にかけて補助荷重Ｆｃを徐々に増加させることが難しくなる（そのような増減を生じさせるためには、弾性体８を大型化して弾性力Ｆの変化率を小さくする必要がある）。更に、上下に大きく変位する質量部６１に弾性体８を接続すると、その分、弾性体８を変位させるためのスペースも広く確保する必要があるため、他の部材の配置に制約が生じ易くなる。

これに対して本実施形態では、ハンマー６の押圧部６２の前端に弾性体８が接続されるので、ハンマー６のうち、上下の変位量が少ない部位に弾性体８を接続することができる。よって、質量部６１に弾性体８を接続する場合に比べ、押鍵のストローク量の変化に対する弾性体８の圧縮量（弾性力Ｆ）の変化を小さくできる。よって、比較的小型の弾性体８を利用して、反力荷重Ｆａを徐々に減少させることや、補助荷重Ｆｃを徐々に増加させることができる。更に、質量部６１に比べて上下の変位量が小さい押圧部６２に弾性体８を接続することにより、弾性体８を変位させるためのスペースを低減できるので、他の部材の配置に制約が生じることを抑制できる。

また、白鍵２ａの突起部２０の先端とハンマー６の受け部６３との接触位置を接触位置Ｐ３とすると、本実施形態では、ハンマー６の回転軸６０から接触位置Ｐ３まで距離よりも、ハンマー６の回転軸６０から荷重付与位置Ｐ２までの距離の方が長く設定される。

即ち、ハンマー６に反力荷重Ｆａや補助荷重Ｆｃが付与される位置Ｐ２（力点）は、白鍵２ａとハンマー６との接触位置Ｐ３（作用点）に比べ、ハンマー６の回転軸６０（支点）から離れた位置に設定される。これにより、白鍵２ａに作用する反力荷重Ｆａや補助荷重Ｆｃを比較的大きくできるので、演奏者が感じる押鍵感触を比較的大きく変化させることや、弾性力が比較的小さい弾性体８を用いて押鍵感触を変化させることができる。

また、弾性体８は、第１腕部８１及び第２腕部８２（図２参照）のそれぞれがベース部材４やハンマー６の凹部４０，６４に回転可能に嵌め込まれており、押鍵の初期位置から終端位置にかけて、弾性体８の第１腕部８１及び第２腕部８２が凹部４０，６４の内部に入り込む方向の弾性力Ｆが生じている。この弾性力Ｆによって反力荷重Ｆａや補助荷重Ｆｃがハンマー６に付与されているので、ハンマー６に連動して弾性体８が回転する際には、凹部４０，６４から弾性体８が抜け落ちることを弾性体８自身の弾性力Ｆによって規制できる。

即ち、弾性体８の第１腕部８１及び第２腕部８２をベース部材４やハンマー６に回転可能に連結する必要がなく、凹部４０，６４に引っ掛けるだけで良い（凹部４０，６４から弾性体８が抜け落ちるような部品を別途設ける必要が無い）ため、ベース部材４やハンマー６に対して弾性体８を容易に着脱できる。よって、ハンマー６や弾性体８のメンテナンスの作業性を向上できる。

ここで、上述した通り、本実施形態では、接触型のスイッチＳがハンマー６の押圧部６２によって押し込まれることで白鍵２ａの押鍵が検出される構成である。スイッチＳが押し込まれる際には、スイッチＳからの反力を演奏者が感じるため、押鍵感触が低下するおそれがある。これに対して本実施形態では、そのような押鍵感触の低下を抑制できる構成となっている。この構成について、図５を更に参照して説明する。

図５（ａ）は、白鍵２ａのストローク量と白鍵２ａに作用する荷重との関係を示すグラフであり、図５（ｂ）は、白鍵２ａのストローク量とハンマー６に付与される荷重との関係を示すグラフである。

なお、図５（ａ）では、弾性体８及び後述する錘９（図１参照）を備える場合に白鍵２ａに作用する荷重（押鍵時に演奏者が感じる反力）を実線で図示し、弾性体８及び錘９を備えていない場合に白鍵２ａに作用する荷重を破線で図示している。また、図５（ｂ）では、理解を容易にするために、弾性体８からハンマー６に付与される荷重の変化を模式的に直線で示している。

図５（ａ）に破線で示すように、弾性体８を備えていない場合、ハンマー６とスイッチＳとが接触を開始した後、白鍵２ａのストローク量が増加するにつれて白鍵２ａに作用する荷重が徐々に増加する。この荷重の増加は、スイッチＳを押し込んだ時に生じる反力によるものである。

一方、本実施形態では、上述した弾性体８を備えているため、図５（ｂ）に示すように、ハンマー６によってスイッチＳが押し込まれている間は、白鍵２ａのストロークが増加するにつれて反力荷重Ｆａが減少、若しくは、補助荷重Ｆｃが増加するように構成される。これにより、スイッチＳからの反力を演奏者が感じ難くなるので、演奏者に良好な押鍵感触を付与できる。

より具体的には、中立位置の近傍でハンマー６とスイッチＳとが接触を開始するように構成されるため、ハンマー６によってスイッチＳが押し込まれている間は、その押し込みを補助する補助荷重Ｆｃをハンマー６に作用させることができる。これにより、スイッチＳの押し込みによる反力の増加を補助荷重Ｆｃによって相殺することができるので、かかるスイッチＳからの反力を演奏者が感じることを抑制できる。よって、接触型のスイッチＳによって白鍵２ａの押鍵を検出する場合であっても、アコースティックピアノに近い押鍵感触を付与できる。

更に、中立位置の近傍でハンマー６とスイッチＳとの接触を開始させることにより、ハンマー６に作用する荷重が反力荷重Ｆａから補助荷重Ｆｃに切り替わるタイミングと、スイッチＳからの反力が増加するタイミングとをほぼ一致させることができる。よって、ハンマー６とスイッチＳとが接触を開始する前後のストローク領域において、白鍵２ａに作用する荷重を一定にし易くできるので、演奏者に良好な押鍵感触を付与できる。なお、「中立位置の近傍」とは、中立位置からの白鍵２ａのストローク量が±１ｍｍとなる範囲である。

また、本実施形態では、中立位置よりも白鍵２ａのストローク量が小さい時にハンマー６とスイッチＳとが接触を開始する構成であるが、例えば、中立位置よりも白鍵２ａのストローク量が大きくなった時にハンマー６とスイッチＳとが接触を開始するように構成しても良い。この構成により、スイッチＳの押し込みが開始される時に、スイッチＳからの反力を相殺する補助荷重Ｆｃをハンマー６に確実に付与できる。

また、ハンマー６とスイッチＳとの接触部分のうち、ハンマー６の回転軸６０から最も遠い部分を接触位置Ｐ４（図４（ｂ）参照）とすると、本実施形態では、ハンマー６の回転軸６０から接触位置Ｐ４まで距離よりも、ハンマー６の回転軸６０から荷重付与位置Ｐ２までの距離の方が長く設定される。

即ち、ハンマー６に補助荷重Ｆｃが付与される位置Ｐ２（力点）は、ハンマー６とスイッチＳとの接触位置Ｐ４（作用点）に比べ、ハンマー６の回転軸６０（支点）から離れた位置に設定される。これにより、補助荷重ＦｃによるスイッチＳの押し込み力を比較的大きくできるので、スイッチＳからの反力をより感じ難くすることや、弾性力が比較的小さい弾性体８を用いてスイッチＳからの反力を相殺することができる。

ここで、演奏者が感じる押鍵感触は、静止状態の白鍵２ａを押鍵した時に最も大きくなるため、良好な押鍵感触を付与するためには、初期位置で白鍵２ａに作用している反力の大きさを調整することが重要となる。この反力を調整するために、例えば、弾性体８の弾性力Ｆ（ばね定数）を変更し、初期位置で白鍵２ａに生じている反力荷重Ｆａ（図３（ａ）参照）の大きさを調整することも可能である。

しかしながら、弾性体８の弾性力Ｆ（ばね定数）を変化させると、初期位置における反力荷重Ｆａの大きさだけでなく、初期位置から終端位置にかけての反力荷重Ｆａや補助荷重Ｆｃの増減量（図５（ｂ）に示す直線の傾き）も変化してしまうため、所望の押鍵感触を付与できない場合がある。

これに対して本実施形態では、初期位置での反力荷重Ｆａを調整する錘９（図１参照）が設けられるため、この錘９の質量を調整することにより、初期位置から終端位置にかけての反力荷重Ｆａや補助荷重Ｆｃの増減量を変化させることなく、初期位置で白鍵２ａに作用する反力を調整することができる。よって、演奏者の好みに応じた押鍵感触に容易に調整できる。

また、本実施形態のように、初期位置で反力荷重Ｆａが生じている場合、初期位置付近における押鍵感触が重くなり過ぎる場合があるため、例えば、反力荷重Ｆａと同じ大きさの荷重を付与するような質量で錘９を形成することにより、初期位置付近における押鍵感触が重くなり過ぎることを抑制できる。更に、錘９を取り外すことにより、初期位置でハンマー６に作用する反力荷重Ｆａによって重みのある押鍵感触を付与できる。

また、白鍵２ａの前後方向中央よりも前端（先端）側の下面には凹部２１が形成されており、この凹部２１の空間内に錘９が収納されるので、他の部材の配置に制約が生じることを抑制できる。更に、白鍵２ａの前端側、即ち、白鍵２ａの回転中心である軸５から離れた位置に錘９を設けることにより、白鍵２ａ自体の慣性モーメントを大きくできる。よって、錘９によって比較的大きな押鍵感触を付与する（比較的小さい質量の錘９によって所望の押鍵感触を付与する）ことができる。

次いで、図６を参照して、第２実施形態の鍵盤装置２０１について説明する。第１実施形態では、弾性体８の弾性力Ｆによってハンマー６に反力荷重Ｆａや補助荷重Ｆｃを付与する場合を説明した。これに対して第２実施形態では、一対の磁石２０８ａ，２０８ｂの反発力Ｆによってハンマー６に荷重を付与する場合について説明する。なお、上述した第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

図６（ａ）は、第２実施形態の鍵盤装置２０１の部分拡大断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態から白鍵２ａが押鍵された状態を示す鍵盤装置２０１の部分拡大断面図である。なお、図６は、図３，４に対応する部分の断面を図示しており、図３，４と同様、ハンマー６のハッチングを省略している。また、図６（ａ）では、磁石２０８ａ，２０８ｂの反発力Ｆの方向を模式的に図示している。

図６（ａ）に示すように、第２実施形態の鍵盤装置２０１は、白鍵２ａの押鍵時の押鍵感触を付与するための一対の磁石２０８ａ，２０８ｂを備える。磁石２０８ａは、磁極をハンマー６の回転軸６０に向ける姿勢でベース部材４に固定される。また、磁石２０８ｂは、磁石２０８ａと同一の磁極を磁石２０８ａ側に向ける姿勢で、ハンマー６の押圧部６２の前端面に固定される。よって、一対の磁石２０８ａ，２０８ｂの各々には反発力Ｆが生じている。

以下の説明においては、磁石２０８ａ，２０８ｂの互いに対面する磁極面のうち、磁石２０８ａの磁極面の中心を中心位置Ｐ１、磁石２０８ｂの磁極面の中心を荷重付与位置Ｐ２と記載して説明する。また、中心位置Ｐ１とハンマー６の回転軸６０の中心とを結ぶ直線を仮想線Ｖ１とし、荷重付与位置Ｐ２が仮想線Ｖ１に位置する状態（図６（ｂ）の状態）を「中立位置」と記載して説明する。

荷重付与位置Ｐ２は、初期位置において仮想線Ｖ１よりも上方側に位置している。よって、初期位置では後方斜め上側（図６（ａ）の左上側）に向けた反発力Ｆがハンマー６の押圧部６２に付与される。この反発力Ｆを、仮想円Ｖ２の接線方向成分である荷重Ｆａと、法線方向成分である荷重Ｆｂとに分解すると、荷重Ｆａが反力荷重Ｆａである。

白鍵２ａの押鍵後に荷重付与位置Ｐ２（磁石２０８ｂ）が初期位置と仮想線Ｖ１との間を変位する際には、磁石２０８ａ，２０８ｂの磁極面の中心同士が近づくように磁石２０８ｂが変位する。よって、かかる変位途中においては、初期位置に比べて反発力Ｆが僅かに上昇するが、この上昇の割合よりも、反発力Ｆの接線方向成分の減少割合の方が大きくなるように構成されている。従って、反発力Ｆによって生じる反力荷重Ｆａは、初期位置から白鍵２ａのストローク量が増加するにつれて徐々に減少する。

図６（ｂ）に示すように、荷重付与位置Ｐ２が仮想線Ｖ１上に達すると、一対の磁石２０８ａ，２０８ｂの各々の磁極面の中心同士が対面し、ハンマー６に作用する反発力Ｆの向きが仮想線Ｖ１上に沿う方向となる。即ち、反発力Ｆがハンマー６の回転軸６０に向けられ、ハンマー６の回転方向には荷重が生じない状態となる。

このように、ハンマー６に作用する反力荷重Ｆａを初期位置から押鍵途中にかけて徐々に減少させることにより、初期位置付近に比べ、押鍵途中における押鍵感触を軽くすることできる。よって、演奏者に良好な押鍵感触を付与できる。

なお、図示は省略するが、中立位置（図６（ｂ）の状態）から白鍵２ａが更に押鍵され、荷重付与位置Ｐ２が仮想線Ｖ１よりも下方に変位すると、後方斜め下側に向けた反発力、即ち、押鍵の動作を補助する補助荷重がハンマー６に付与される。この補助荷重は、第１実施形態と同様、中立位置から終端位置にかけて徐々に増加するように構成されているため、中立位置付近に比べ、終端位置付近における押鍵感触を軽くすることできる。よって、演奏者に良好な押鍵感触を付与できる。

一方、白鍵２ａが押鍵後に離鍵されると、中立位置（図６（ｂ）の状態）に近づくにつれて補助荷重が徐々に減少するため、白鍵２ａを滑らかに復帰させることができる。また、中立位置から初期位置に向けて白鍵２ａが復帰する際には、反力荷重Ｆａが徐々に増加するため、白鍵２ａを初期位置に素早く復帰させることができる。

次いで、図７を参照して、第１，２実施形態の変形例について説明する。第１，２実施形態では、押鍵の初期位置から中立位置にかけて反力荷重Ｆａがハンマー６に付与され、中立位置から終端位置にかけて補助荷重Ｆｃがハンマー６に付与される場合を説明した。これに対し、第１の変形例では、初期位置から終端位置にかけて反力荷重Ｆａがハンマー６に作用し、第２の変形例では、初期位置から終端位置にかけて補助荷重Ｆｃがハンマー６に作用する場合について説明する。

図７（ａ）は、第１の変形例における押鍵時の白鍵２ａのストローク量と、ハンマー６に付与される荷重との関係を示すグラフであり、図７（ｂ）は、第２の変形例における押鍵時の白鍵２ａのストローク量と、ハンマー６に付与される荷重との関係を示すグラフである。なお、図７では、理解を容易にするために、ハンマー６に付与される荷重の変化を模式的に直線で示している。

図７（ａ）に示すように、第１の変形例では、初期位置から終端位置にかけて徐々に減少する反力荷重がハンマー６に付与される。このように構成するためには、例えば、第１実施形態および第２実施形態における荷重付与位置Ｐ２を、初期位置から終端位置にかけて常に仮想線Ｖ１よりも上方側で変位させるように弾性体８や磁石２０８ａ，２０８ｂの配置を調整すれば良い。

この第１の変形例によれば、白鍵２ａが押鍵された際には、初期位置から終端位置にかけて反力荷重が徐々に減少するので、初期位置付近では重みのある押鍵感触を付与する一方、終端位置付近では初期位置に比べて押鍵感触を軽くできる。よって、演奏者に良好な押鍵感触を付与できる。また、白鍵２ａが終端位置から離鍵された際には、終端位置から初期位置にかけて反力荷重が徐々に増加するので、離鍵時に白鍵２ａが指に吸い付くような感覚を付与したり、白鍵２ａを初期位置に素早く復帰させて連打性を高めたりすることができる。

図７（ｂ）に示すように、第２の変形例では、初期位置から終端位置にかけて徐々に増加する補助荷重がハンマー６に付与される。このように構成するためには、例えば、第１実施形態および第２実施形態における荷重付与位置Ｐ２を、初期位置から終端位置にかけて常に仮想線Ｖ１よりも下方側で変位させるように弾性体８や磁石２０８ａ，２０８ｂの配置を調整すれば良い。

この第２の変形例によれば、白鍵２ａが押鍵された際には、初期位置から終端位置にかけて補助荷重が徐々に増加するので、初期位置付近では軽い押鍵感触を付与しつつ、終端位置付近では押鍵感触を特に軽くすることができる。よって、演奏者に良好な押鍵感触を付与できる。また、白鍵２ａが終端位置から離鍵された際には、終端位置から初期位置にかけて補助荷重が徐々に減少するので、終端位置から初期位置にかけて白鍵２ａを滑らかに復帰させることができる。また、第２の変形例では、常に補助荷重が作用する構成であり、初期位置で反力荷重が生じないので、例えば、上述した錘９を用いることなく、初期位置での押鍵感触を軽くできる。

以上、上記実施形態に基づき説明をしたが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記各実施形態では、鍵２の基端側が軸５に軸支される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ベース部材４にヒンジ（板状の部材）を介して鍵２が連結され、そのヒンジの弾性変形によって鍵２が回転（揺動）する構成でも良いし、鍵２の回転（揺動）がリンク等によって案内される構成でも良い。即ち、押鍵時の鍵２の変位に伴ってハンマー６が回転する構成であれば上記各実施形態の技術思想を適用できるため、鍵２を変位させるための構造は上記の形態に限定されるものではない。

上記各実施形態では、ハンマー６に荷重を付与する荷重付与部材の一例として、ダブルトーション形状のばねである弾性体８や、磁石２０８ａ，２０８ｂを例示したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、板ばねやコイルばね等の他の弾性体を荷重付与部材として用いても良い。即ち、上記各実施形態で説明した反力荷重Ｆａや補助荷重Ｆｃをハンマー６に付与できる構成であれば、荷重付与部材は公知の構成を採用できる。

上記各実施形態では、ハンマー６の押圧部６２に荷重付与部材（弾性体８や磁石２０８ａ，２０８ｂ）からの荷重を付与する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ハンマー６の質量部６１に荷重付与部材からの荷重を付与する構成でも良い。即ち、押鍵の終端位置に近づくにつれて、反力荷重Ｆａを徐々に減少または補助荷重Ｆｃを徐々に増加させることができる構成であれば、荷重付与部材の配置（ハンマー６に荷重を付与する位置）は適宜設定できる。

上記各実施形態では、ハンマー６によってスイッチＳが押し込まれる構成を説明したが、鍵２によってスイッチＳを押し込む構成でも良い。このような構成においても、スイッチＳが押し込まれている間に、反力荷重Ｆａが徐々に減少、若しくは、補助荷重Ｆｃが徐々に増加するように構成することが好ましい。これにより、スイッチＳからの反力を感じ難くできる。また、スイッチＳではなく、非接触型のセンサによって鍵２の押鍵を検出する構成でも良い。

上記各実施形態では、鍵２及びハンマー６の接触位置Ｐ３とハンマー６の回転軸６０との距離よりも、回転軸６０から離れた位置Ｐ２に荷重付与部材（弾性体８や磁石２０８ａ，２０８ｂ）の荷重が付与される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、鍵２及びハンマー６の接触位置Ｐ３とハンマー６の回転軸６０との距離よりも、回転軸６０から近い位置に荷重付与部材からの荷重を付与する構成でも良い。

上記各実施形態では、ハンマー６及びスイッチＳの接触位置Ｐ４とハンマー６の回転軸６０との距離よりも、回転軸６０から離れた位置Ｐ２に荷重付与部材（弾性体８や磁石２０８ａ，２０８ｂ）からの荷重が付与される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ハンマー６及びスイッチＳの接触位置Ｐ４とハンマー６の回転軸６０との距離よりも、回転軸６０から近い位置に荷重付与部材からの荷重を付与する構成でも良い。

上記各実施形態では、初期位置における反力荷重Ｆａの大きさを調整するための錘９を鍵２の先端側に取付ける場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、錘９をハンマー６の押圧部６２に取付ける構成でも良い。また、錘９ではなく、他の荷重付与部材（弾性体８や磁石２０８ａ，２０８ｂ）を更に設けることで反力荷重Ｆａを調整する構成でも良い。また、上述した通り、錘９を省略する構成でも良い。

１，２０１ 鍵盤装置
２ 鍵
２ａ 白鍵（鍵）
２ｂ 黒鍵（鍵）
２１ 鍵の凹部
４ ベース部材
６ ハンマー
６０ 回転軸
６１ 質量部（質量体）
６４ ハンマーの凹部
８ 弾性体（荷重付与部材）
２０８ａ，２０８ｂ 磁石（荷重付与部材）
Ｆ 弾性力
Ｆａ 反力荷重（第２荷重）
Ｆｃ 補助荷重（第１荷重）
Ｐ３ 鍵およびハンマーの接触位置
Ｐ４ ハンマー及びスイッチの接触位置
Ｓ スイッチ

Claims (14)

1. 一端側に質量体を有し、鍵の押鍵時に他端側が押し込まれることで第１方向に回転するハンマーと、
   前記第１方向に向けた第１荷重と、前記第１方向とは反対の第２方向に向けた第２荷重と、の少なくとも一方を前記ハンマーに付与する荷重付与部材と、を備え、
   前記第１荷重は、前記鍵の押鍵の終端位置に近づくにつれて徐々に増加する荷重であり、
   前記第２荷重は、前記終端位置に近づくにつれて徐々に減少する荷重であることを特徴とする鍵盤装置。
2. 押鍵時に前記鍵または前記ハンマーによって押し込まれるスイッチを備え、
   前記鍵または前記ハンマーによって前記スイッチが押し込まれている間は、前記第１荷重または前記第２荷重が前記ハンマーに付与されることを特徴とする請求項１記載の鍵盤装置。
3. 前記鍵または前記ハンマーによって前記スイッチが押し込まれている間は、前記第１荷重が前記ハンマーに付与されることを特徴とする請求項２記載の鍵盤装置。
4. 前記スイッチは、前記ハンマーによって押し込まれ、
   前記ハンマーの回転軸と前記ハンマー及び前記スイッチの接触位置との距離よりも、前記ハンマーの回転軸から離れた位置で前記第１荷重が前記ハンマーに付与されることを特徴とする請求項３記載の鍵盤装置。
5. 前記鍵が押鍵される前の初期位置から前記終端位置にかけて、前記第１荷重が前記ハンマーに付与されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鍵盤装置。
6. 前記鍵が押鍵される前の初期位置において前記第２荷重が前記ハンマーに付与されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鍵盤装置。
7. 前記初期位置から前記鍵の押鍵途中である所定位置にかけて前記第２荷重が前記ハンマーに付与され、前記所定位置から前記終端位置にかけて前記第１荷重が前記ハンマーに付与されることを特徴とする請求項６記載の鍵盤装置。
8. 前記初期位置から前記終端位置にかけて前記第２荷重が前記ハンマーに付与されることを特徴とする請求項６記載の鍵盤装置。
9. 前記初期位置において前記ハンマーに付与される前記第２荷重を調整するための錘を備えることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の鍵盤装置。
10. 前記鍵の先端側の下面には、前記錘が収納される凹部が形成されることを特徴とする請求項９記載の鍵盤装置。
11. 前記ハンマーの回転軸から前記ハンマーの一端までの寸法が、前記ハンマーの回転軸から前記ハンマーの他端までの寸法よりも長く形成され、
    前記ハンマーの他端に前記第１荷重または前記第２荷重が付与されることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の鍵盤装置。
12. 前記ハンマーの回転軸と前記鍵および前記ハンマーの接触位置との距離よりも、前記ハンマーの回転軸から離れた位置で前記第１荷重または前記第２荷重が前記ハンマーに付与されることを特徴とする請求項１１記載の鍵盤装置。
13. 前記ハンマーを回転可能に支持するベース部材を備え、
    前記荷重付与部材は、両端部が前記ベース部材および前記ハンマーの各々に回転可能に接続されるばねとして構成され、
    前記ハンマーの外面には、前記荷重付与部材の端部が回転可能に嵌め込まれる凹部が形成され、
    前記鍵が押鍵される前の初期位置から前記終端位置にかけて、前記ハンマーの凹部に前記荷重付与部材の端部が入り込む方向の弾性力によって前記第１荷重または前記第２荷重を生じさせることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の鍵盤装置。
14. 一端側に質量体を有し、鍵の押鍵時に他端側が押し込まれることで第１方向に回転するハンマーと、前記第１方向に向けた第１荷重と、前記第１方向とは反対の第２方向に向けた第２荷重と、の少なくとも一方を前記ハンマーに付与する荷重付与部材と、を備える鍵盤装置における荷重の付与方法であって、
    前記第１荷重は、前記鍵の押鍵の終端位置に近づくにつれて徐々に増加する荷重であり、
    前記第２荷重は、前記終端位置に近づくにつれて徐々に減少する荷重であることを特徴とする荷重の付与方法。

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