JP4081632B2 - Pressure sensor for touch control of electronic keyboard instruments - Google Patents
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Description
【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楽器の鍵盤装置に使用される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】
タッチコントロール機能を備えた電子楽器は、押鍵時や押鍵持続状態で鍵に加える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たり変化させたりする。そのためには、押鍵圧を感知するタッチコントロール用圧力センサ(プレッシャーコントロール用センサともいう)が鍵盤装置に備えられる。鍵は、鍵自体又はその連動部材が一定の動作をした後に緩衝部材に当接することにより、動作範囲が適正に規制されている。圧力センサは、鍵のフルストローク時又はその後の押鍵圧に応じた発音制御をする目的から、鍵のフルストローク時又は後において押鍵圧を受ける緩衝部材(ストッパ部材)の表面又は裏面に設けられることが多い。図4は、鍵盤装置における緩衝部材の配置の一例を示している。この例では、鍵Kが押鍵されると鍵の前部(演奏者側)に設けられた突部k1がレバーLを押し下げ、レバーLの後部が上昇し、緩衝部材Aに当接する。
【0003】
図27示すように、圧力センサは、共に全鍵に対応する範囲に亘って、或いはタッチコントロール機能を付与すべき鍵に対応する範囲に亘って、帯状に延びている。圧力センサによっては、図示のようにセンサ本体Sに緩衝部材Aが接着される。
【0004】
緩衝部材の中には、図27に示したような単一材質の緩衝部材を備えた単層タイプのものと、図28に示すように、複数種の緩衝部材A1,A2,A3,A4を押鍵圧を受ける方向に重ね合わせた複層タイプのものとがある。複層タイプの緩衝部材は、押鍵時の動作部分と緩衝部材との接触の初期から終期までの緩衝作用を滑らかに変化させるために、硬質・軟質の材料を組み合わせたものであり、重ね合わされた緩衝部材も相互に接着剤により接着される。
【0005】
しかしながら、いずれのタイプの圧力センサも、緩衝部材とセンサ本体との間、或いは緩衝部材の複層間の接着が、接触面全面に行なわれていたため以下の問題を生じることがあった。
【0006】
単層タイプの緩衝部材を備えた圧力センサにおいては、図29に示すように、緩衝部材とセンサ本体との間にゴミaや油分bが介在したり、空気cが含まれたりすることがあり、また、接着面が全面に亘っているので接着面の位置調整の不備等が長さ方向に蓄積して皺や捻れdを生じたまま接着が行なわれることもある。
【0007】
複層タイプの緩衝部材を備えた圧力センサにおいては、図30に示すように、緩衝部材を構成する複層の緩衝部材の間にもゴミa、油分b、空気c、皺や捻れd等が介在し、特に、厚い接着剤層eが板状や塊状となって介在することもあった。
【0008】
このように、接着面にゴミや皺等が介在していると、図31に示すように非接着部分(a,b,c)では、接着面を介した変形で発生する剪断力に差が生じ、押鍵圧が適正に伝達されない。皺が介在した場合には、局部的な歪みが固定されてしまい、圧力センサの感度に影響する。また、厚い接着剤層eがあると、その部分が他の部分に比べて高い剛性を持つこととなり、伝達率に差が生じ適正な押鍵圧の伝達ができない。このような、押鍵圧の伝達不良により、圧力センサの出力が乱され、鍵によって制御性能がばらつく等、正確なタッチコントロールに支障をきたすことになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の前記問題点を解決し、緩衝部材を介して押圧力を受けるという構造の下において正確なタッチコントロールを実現し得る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。
【0010】
【課題を解決するための手段】
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である動作部分に緩衝作用をもって当接し押鍵ストロークを画定する緩衝部材と、該緩衝部材に重ねて配置されたタッチコントロール用のセンサ本体とを備えた圧力センサであって、前記緩衝部材と前記センサ本体との接触面において鍵配列方向に断続的な部分接着が行なわれており、該部分接着は、隣合う前記動作部分の前記緩衝部材上の当接位置の中間領域における接着強度上必要な箇所での接着として行なわれていることを特徴とする鍵盤装置のタッチコントロール用圧力センサにより達成される(第1発明)。
【0011】
本発明の前記目的はまた、押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部である動作部分に緩衝作用をもって当接し押鍵ストロークを画定する緩衝部材と、該緩衝部材に重ねて配置されたタッチコントロール用のセンサ本体とを備えた圧力センサであって、前記緩衝部材が、複数の緩衝部材を層状に重ねて構成されており、該層間の少なくとも1つの接触面において鍵配列方向に断続的な部分接着が行なわれており、該部分接着は、隣合う前記動作部分の前記緩衝部材上の当接位置の中間領域における接着強度上必要な箇所での接着として行なわれていることを特徴とする鍵盤装置のタッチコントロール用圧力センサにより達成される(第2発明)。
【0012】
本発明の前記目的はさらに、押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部である動作部分から緩衝部材を介して押圧力を受け、該押圧力に応じたセンサ出力を呈するセンサ本体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、前記センサ本体と、その押圧方向両側の内の一方に位置する押圧用部材との間に、非押圧時において間隙を形成するように、間隙形成部材が設けら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(第3発明)。
【0013】
前記間隙形成部材は、前記緩衝部材の弾性変形がなければ該緩衝部材が前記センサ本体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形成することができる。
【0014】
前記間隙形成部材は、押圧時にセンサ本体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た弾性部材を備えることができる。
【0015】
前記間隙形成部材は、相互に間隔をおいて鍵配列方向に延びるように設けられ、該間隙形成部材相互の間隔は、前記動作部分による押圧位置の中心に対応する位置において狭く、該中心対応位置から離れるほど広くなるようになだらかに変化しているものとすることができる。
【0016】
また、前記間隙形成部材は、薄板状であり、前記動作部分による押圧力を受ける位置毎に開口部を有するものとすることができる。
【0017】
さらに、前記間隙形成部材は、相互に間隔をおいて鍵配列方向に延びるように設けられ、各間隙形成部材が厚さ方向の位置によって幅を異ならせることにより、間隙形成部材相互の間隔は、前記センサ本体寄り部分の間隔が、前記緩衝部材寄り部分の間隔より広くされているものとすることができる。
【0018】
前記センサ本体は、相互に対向する感圧機能を有したシート材と、該シート材間に介在するスペーサとを備えており、前記間隙形成部材のセンサ本体寄り部分は、前記スペーサと前記シート材の厚さ方向において位置が重なるように設けられているものとすることができる。
【0019】
前記間隙形成部材は、センサ本体を収容するケースの一部により形成することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明中、第1発明に係る圧力センサの例を示している。図では、押鍵時に鍵の一部又は鍵と連動する部材の一部である動作部分により緩衝部材が打撃される方向を、上方からとして示す。この方向は、図に示したものに拘束されるものではなく、例えば、図4に示したように、レバーHが緩衝部材を打撃する場合は、下方からの打撃となる。以下の説明において、図中の同種の部材及び部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【0021】
図示の圧力センサは、センサ本体1と単層タイプの緩衝部材2とを備えている。センサ本体1は、例えば、図2に断面を示すように、2枚のゴムシート、プラスチックフィルム等の弾性板を使用したセンサ構成部材10を、スペーサ11を介して間隙をおいて向かい合わせに配置し、その内面の下方に2枚の可撓性電極12、上方にこれら2枚の電極に跨る1枚の可撓性電極13を固定したものとすることができる。可撓性電極は、適度の抵抗を有したものとされる。これにより、センサ本体は、上方からの押圧力によりセンサ構成部材10が撓んで、撓み量に応じた面積で上下の可撓性電極が接触し、接触面積を増すほど電極間の抵抗値を低下させる。その結果、これらの電極間の電圧が変化するので、該変化を利用して楽音のタッチコントロールを行なうことができる。
【0022】
この他、センサ本体としては、以下に例示するもの等の種々の形態のものを使用することができる。
(i) 対向するセンサ構成部材の内の一方が、相互に離間して長手方向に延びる2本の細長い電極を対向面に備え、他方のセンサ構成部材が、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対向面に備えたもの。これは、緩衝部材を経て押鍵圧が加えられると、一方のセンサ構成部材が変形して他方のセンサ構成部材の電極に接し、押鍵圧に応じて導電座量の導電性が変化し、その結果電極間の電圧が変化するというものである。
(ii)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。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本の導線間の電圧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。
(iii) 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。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。
(iv)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。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。
(v) 相互に離間して平行に延びる2本の細長い電極面の上に厚肉の感圧ゴムを接触させたもの。これは、押鍵に伴う押圧力を受けた感圧ゴムが抵抗値を減少し、2本の電極面間の電圧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。
【0023】
緩衝部材2は、この例では単一の緩衝部材で構成されている。該緩衝部材としては、一般にアコースティックピアノに赤フェルト、緑フェルト、白マフラーフェルト等として使用されている種々の弾性や硬さのフェルト材、発泡樹脂材、シリコン等からなるゲル状樹脂材等の弾性部材を使用することができる。
【0024】
これらセンサ本体1及び緩衝部材2は、鍵盤装置の全鍵に対応する範囲に亘って、或いはタッチコントロール機能を付与すべき鍵に対応する範囲に亘って、帯状に延びている。これらの接触面は接着剤により接着されているが、その形態は、例えば以下のような部分接着とされる。
【0025】
図1に示す緩衝部材2とセンサ本体1との接触面において、区間Nは、隣合う動作部分の緩衝部材上の当接位置の中間領域、すなわち、隣り合う動作部分が緩衝部材に当接する位置の中間位置に対応した領域を示している。この中間区間N以外の領域は、センサ本体1による押鍵圧感知のためのセンシング区間Pを示している。この中間区間Nにおいて、接着強度上必要な箇所、すなわち、センサ本体1と緩衝部材2との間の固定に必要な箇所に接着が施こされる。この例では、図中に示された3つの区間Nの内、必要な2つの区間Nにおいて、必要幅の接着箇所Mが形成される。
【0026】
中間区間Nにおける接着強度上必要な接着箇所Mの位置及び幅は、部材の寸法、柔軟性、接着性等の物理的化学的性質に応じて決定される。例えば、必要に応じて、図中の全ての中間区間Nに接着箇所Mが形成されてもよいし、区間Nの全幅が接着箇所Mとされてもよい。
【0027】
この圧力センサは、鍵盤装置の鍵盤フレームに接着、ビス止め、或いは適宜の固定部材等により固着される。
【0028】
このように、隣合う動作部分の緩衝部材上の当接位置の中間領域を中間区間Nとし、それ以外の領域をセンシング区間Pとし、中間区間Nにおいて接着強度上必要な箇所を接着箇所とすることにより、次の利点が得られる。
【0029】
緩衝部材2の寸法、材質等によっては、鍵又はその連動部分の動作部分が、センサ本体1と緩衝部材2との接触面に押鍵圧を及ぼす際、動作部分の幅又はそれより僅かに広い幅に対応する接触面のみが押鍵圧を受け、他の部分は押鍵圧を受けない。この場合は、前記接触面において、各鍵の動作部分から押鍵圧を受けない領域を中間区間Nとし、センサ本体1と緩衝部材2との固定に必要な箇所及び幅を該区間N中で選択し、接着箇所Mとすることにより、緩衝部材2に加えられた押鍵圧は接着剤層を経ることなく接触面中のセンシング区間Pをを介してセンサ本体1に作用することとなる。
【0030】
一方、緩衝部材2の寸法、材質等によっては、センサ本体1との接触面において押鍵圧を受ける範囲が広がる場合がある。その広がりが大きい場合は、押鍵圧を受けない接触面の幅が小さくなるか、或いは接触面の全てがいずれかの鍵の動作部分の押鍵圧を受けることとなる。この場合においても、隣合う動作部分の緩衝部材上の当接位置の中間領域である中間区間Nは、動作部分の打撃位置の直下から離れる結果、押鍵圧を受けないか小さい押鍵圧しか受けないので、センサ本体1と緩衝部材2との固定に必要な箇所及び幅を該区間N中で選択し、接着箇所Mとすることにより、緩衝部材2に加えられた押鍵圧の多くの部分は、接着剤層のないセンシング区間Pを経てセンサ本体1に作用することとなる。
【0031】
このように、緩衝部材2に加えられた押鍵圧の全て又は多くの部分が、接着剤層のないセンシング区間Pを経てセンサ本体1に作用することとなるので、接着剤層を経て押鍵圧が伝達される場合の、支障が解消乃至低減される。すなわち、接着剤層は、ゴミ、空気、皺等を介在させたりそれを固定させたりしがちであるが、押鍵圧の全て又は多くの部分を伝達する経路に接着剤層が存在しないので、それらの介在や固定が生じにくい。その結果、皺の介在による歪みの固定も解消乃至低減される。また、これらの介在があると、接着剤層を介した変形で発生する剪断力に差が生じ、押鍵圧が適正に伝達されないという支障が生じるが、接着剤層を伝わる伝達がないか又は小さいので、発生する剪断力自体が小さい。したがって、たとえこれらの介在があったとしても圧力センサの感度に与える影響は小さい。
【0032】
さらに、接着剤を経た伝達においては、接着剤が厚くなり板状や塊状になったときに、その部分が他の部分に比べて高い剛性を持つこととなり、伝達率に差が生じ適正な押鍵圧の伝達ができないが、押鍵圧の全て又は多くの部分を伝達する経路に接着剤層が存在しないので、そのような押鍵圧の不良な伝達の割合は小さい。これらの結果、鍵によって制御性能がばらつく等の支障がなく、正確なタッチコントロールを実現することができるのである。
【0033】
図3は、センサ本体1と複層タイプの緩衝部材3を使用した圧力センサの例を示している。この例のものは、図1の例と緩衝部材の層数が異なる点以外は共通であるので、共通点の説明を省略する。図3の例の緩衝部材3は、4層の緩衝部材A1〜A4からなっている。この例では、緩衝部材A1は、アコースティックピアノで使用されている白フェルト、A2は発泡樹脂材、A3はアコースティックピアノで使用されている赤フェルト、A4は発泡樹脂材で構成されている。ここでは、第1層A1と第2層A2との間の接触面及び第2層A2と第3層A3との間の接触面について説明する。緩衝部材の第1層A1は、図では4カ所で押鍵圧を受ける状態で示されている。この押鍵圧は第1層A1を通過して第2層との接触面に伝えられる。
【0034】
その接触面において、区間N1は、隣合う動作部分の緩衝部材上の当接位置の中間領域を示しており、それ以外の領域はセンサ本体1による押鍵圧感知のためのセンシング区間P1を示している。この中間区間N1において、接着強度上必要な箇所、すなわち、第1層と第2層との間の固定に必要な箇所に接着が施こされる。この例では、図中に示された3つの中間区間N1の内、必要な2つの区間N1において、必要幅の接着箇所M1が形成されている。第2層A2と第3層A3との接触面においても、隣合う動作部分の緩衝部材上の当接位置の中間領域が中間区間N2とされ、それ以外の領域はセンサ本体1による押鍵圧感知のためのセンシング区間P2とされている。そして、中間区間N2において、接着強度上必要な箇所、すなわち、第2層と第3層との間の固定に必要な位置及び幅で接着箇所M2が形成されている。
【0035】
この例では、第3層と第4層との間、及び第4層とセンサ本体1との間の接触面は、その接触面全面を接着している。このような構成は、全鍵において同一押鍵力なら同一出力が得られるようにするという精度の高いタッチコントロールへの要請よりも、耐久性を優先させる場合に行なわれる。この場合においても、他の層に前述の非接着箇所を設けることによる効果を得ることができる。
【0036】
押鍵圧は、第1層A1,第2層A2、第3層A3、…と、層の深くへ伝達されるほど緩衝部材の変形範囲を周囲へ広げて行く。したがって、層間との接触面における押鍵圧Lの伝達のない領域又は小さい領域が、層の深くへ伝達されるほど小さくなる。しかし、そのような領域を中間区間とし、さらに接着強度上必要な位置及び幅を選択して接着箇所を形成することにより、前記効果を奏することができる。
【0037】
図5は、本発明中、第2発明に係る圧力センサの例の断面図である。この圧力センサは、図2に示したものと同様の構造を有するセンサ本体1を備えている。センサ本体として種々のものを使用し得るのは、前述の通りである。センサ本体1の上面にはその両側縁に沿って一対の間隙形成部材4が接着され、その上に緩衝部材2が接着されている。
【0038】
間隙形成部材4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前記センサ本体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、センサ本体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、押圧時にセンサ本体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、センサ本体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。
【0039】
例えば、ポリエステルフィルムをセンサ構成部材10として使用したセンサ本体1の上にポリエステル製の間隙形成部材4を設け、フェルトの緩衝部材2を設けたものの場合、以下の寸法のセンサとすることができる:
センサ構成部材10:幅12mm、厚さ0.1mm、
間隙形成部材4:幅3mm、厚さ0.2mm、
緩衝部材2:幅14mm、厚さ10mm。
【0040】
このセンサは、押圧力が作用しないときは、緩衝部材がセンサ本体から離反しており、押圧力が作用すると、緩衝部材が変形し下面が撓んでセンサ本体に接し、押圧力を伝える。このように、センサ本体1の面上に間隙形成部材4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が解消される。なお、緩衝部材は、センサ本体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。
【0041】
図6は、緩衝部材5として、センサ本体側に位置する第1緩衝部5a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5bとを備えている。第1緩衝部5a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5bは、第1緩衝部材5a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5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5aをセンサ本体に、第2緩衝部材5bを動作部分に固着してもよい。さらに、第1緩衝部材5aによる緩衝作用で十分な場合は、第2緩衝部材5bを省略することもできる。
【0042】
この実施形態に係るセンサは、以下のように作用する。通常の演奏時には、動作部分の動作速度が高く緩衝部材5に衝撃的に当接する。従来の緩衝部材は、センサ本体の面に直接に接しているので、センサは、動作部分が緩衝部材に当接したときの衝撃力を感知し、それに対応した出力が発せられてしまう。また、図5に示した例においても、フェルト等の通常の緩衝部材を使用した場合には、図7に示すように、動作部分による衝撃的な当接が緩衝部材を経てセンサ本体に伝えられ、同様の現象を示す。本来のアフタータッチコントロールは、押鍵による鍵停止の後に加えられる押鍵圧を意図的に変えることにより、楽音を制御するものである。したがって、動作部分が緩衝部材に当接したときの衝撃力に対応した出力が発せられてしまうこと自体が、アフタータッチコントロールの目的に反するものである。特に、ピアノ系の質量の大きい鍵盤の場合に当接時の衝撃力が強くなるので、この問題が大きい。また、センサは、鍵配列方向に延び複数鍵に亘って共通化されているので、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すと、その押鍵時の衝撃力を感知した信号までが上乗せされ、アフタータッチコントロール中に意図せぬ楽音が発せられてしまう。このような衝撃力に伴う出力は、ローパスフィルタを通す等、電気的な信号処理で制御することが考えられるが、そのための電気回路が必要になり製造コストを上昇させる。
【0043】
これに対し、図6に示した実施形態に係るセンサにおいては、第1緩衝部5a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本体1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、前述の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、図6に示したように、間隙形成部材4により第1緩衝部材5aとセンサ本体1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5aは剛体的に作用して変形し難く、センサ本体1との間に間隙t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(図8参照)。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Tを減少しつつ湾曲し、センサ本体1に到達し、押鍵圧に対応した押圧力を伝える(図9参照)。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5a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。第1緩衝部材5aのこのような挙動は、微視的に見ると、以下のようなものと推測される。第1緩衝部材における間隙形成部材の上方に位置する部分と、その間の部分とでは、押圧時の変形形態が異なり、前者は主として圧縮変形、後者は主として曲げ変形を生じる。粘弾性材料の特性から、前述の高周波接触圧に対しては両者とも変形し難。一方、低周波接触圧に対しては、前者の圧縮変形に続いて後者の曲げ変形が生じ、その結果、第1緩衝部材全体として、接触圧に追随した変形を生じることになる。
【0044】
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。
【0045】
次に、図10に示す実施形態について説明する。図10に示すセンサの間隙形成部材4aは、相互に間隔をおいて鍵配列方向に延びる1対の細長い部材によって構成されている。図は、間隙形成部材4aの上に接着される緩衝部材を省略して示している。一対の間隙形成部材4a相互の間隔Fは、動作部分による押圧位置の中心Cにおいて狭く、該中心から離れるほど広くなるようになだらかに変化している。この例では、間隔Fは、隣り合う動作部分の押圧位置から最も離れた位置、即ち隣り合う押圧位置の中央Dにおいて最も広くなっている。間隔Fの広狭の変化度合いは、以下に説明する作用を奏するように、センサ感度、間隙形成部材及び緩衝部材の材質等を考慮して決められる。この例では、幅12mmのセンサ構成部材10を用いており、間隙形成部材4aはポリエステル製で高さ0.25mmであり、間隔Fは最も狭い箇所で4mm、最も広い箇所で8mmと変化しており、緩衝部材はフェルト製である。
【0046】
このセンサは、以下のように作用する。緩衝部材5をセンサ本体1に向けて同じ量だけ撓ませるのに要する力Lは、間隙形成部材4の間隔Fが大きいほど小さく(図11a)、間隔が小さいほど大きい(図11b)。また、緩衝部材5を伝わる押圧力は、緩衝部材内部で分散され、押圧中心の直下位置で最も大きく、押圧中心から離れるほど小さくなる(図12)。したがって、緩衝部材5がセンサ本体1に接触する面積は、図11aのように押圧中心付近で接している場合は押圧力の変化に鋭敏に追随して変化するが、図13のように押圧中心から離れると追随が鈍くなる。そして、緩衝部材とセンサ本体との接触面積変化は、センサ本体における電極や導電性部材の接触面積の変化に対応し、センサ出力に反映される。したがって、間隙形成部材4の間隔が等間隔の場合には、押圧力が或る程度大きくなると、緩衝部材とセンサ本体との接触箇所の境界が押圧中心から離れた位置になるので、センサ出力は押圧力の変化に対して鈍感になる。これを考慮して、この例では、大きな押圧力が作用する押圧中心付近は緩衝部材5の間隔Fを小さくし、押圧中心から離れ押圧力の作用が小さい位置では緩衝部材5の間隔Fを大きくしている。これにより、大きな押圧力が作用しても緩衝部材とセンサ本体との接触箇所を押圧中心付近に留め、大きな押圧力に対する圧力センサの検知レンジを広く取ることができ、検知レンジ全体に亘って出力特性を均一化することができる。
【0047】
なお、図示の例では、緩衝部材として、第1緩衝部材5a及び第2緩衝部材5bを備えたものを示したが、通常の緩衝部材(例えば図5に示したもの)を使用することもできる。
【0048】
図14は、圧力センサに用いられる間隙形成部材の他の例を示している。この間隙形成部材4bは、薄板状であり、動作部分による押圧力を受ける位置毎に開口部40が形成されている。圧力センサを構成する際に、間隙形成部材4bは、センサ本体の上面に接着され、その上に緩衝部材が接着される(これに代えて動作部分に緩衝部材が固着される場合もある)。開口部40は、緩衝部材が押圧力により撓んで該開口部を通してセンサ本体に接触し得るように設けられる。図示の例では、図10の例について説明したように、動作部分による押圧中心に近い位置で開口幅Gがが小さく、押圧中心から遠ざかるにつれて開口幅Gが大きくなるように形成されている。これにより、前述のように、大きな押圧力に対する圧力センサの検知レンジを広く取ることができ、検知レンジ全体に亘って出力特性を均一化することができる。但し、検知レンジについての要求度がさほど高くない場合には、多角形、円形等、上記以外の開口部の形状を採用することも可能である。開口部の大きさや寸法は、圧力センサの感度、間隙形成部材4b及び緩衝部材の材質等に応じて決められる。図示の例では、幅12mmのセンサ構成部材10に対し、間隙形成部材4bはポリエステル製で高さ0.3mmであり、間隔gは最も狭い箇所で4mm、最も広い箇所で8mm、開口部の長さ(圧力センサ長手方向の寸法)は、9mmであり、その上に接着用される緩衝部材はフェルト製である。
【0049】
この間隙形成部材4bを使用した圧力センサは以下のように作用する。図15は、緩衝部材の長手方向に沿う部分を示している。一般的な緩衝部材2に押鍵に伴う押圧力Lが作用すると、押圧力は、押圧中心で強く、底から離れるにしたがって弱くなるというように、qで示す圧力分布でセンサ構成部材に伝えられる。この分布曲線の裾野部分は隣り合う動作部分によるもの同志が重なり合うことが多い。これは、緩衝部材をセンサ本体に直接接着した場合に生じ得るし、図5及び図10に示した間隙形成部材を介して緩衝部材がセンサ本体に接するようにした場合にも、程度の差はあれ生じ得る。アフタータッチコントロールには、鍵毎に独立したセンサ本体を配置し、鍵毎のコントロールを行ない得るようにしたものがある。この場合、緩衝部材まで相互に分離すると製造が煩雑になると共に軟質な緩衝部材の保持が不安定になるので、緩衝部材は複数鍵に亘って連続的に延びたものとされる。この状態で、前述のように、押圧時の圧力分布の重複箇所があると、押圧したセンサ本体の隣のセンサ本体にも圧力が到達する。すなわち、押鍵箇所以外の鍵に影響が及ぶことになり、いわゆるクロストークを生じ、鍵毎の独立したアフタータッチコントロールが正確に行なえなくなる。これに対し、図14の間隙形成部材4bを使用すると、押圧力を受けた緩衝部材は、間隙形成部材4bの開口部40を通してセンサ本体に圧力を及ぼし、緩衝部材の開口部4b以外の部分に接している緩衝部材に押圧力が分布しても該部分により伝達がほとんど遮断される。したがって、開口部4bを、独立したセンサ本体の位置に合わせて形成しておけば、センサ本体毎に正確に押圧力を及ぼすことができ、クロストークを防止できる。すなわち、作動させようとするセンサ本体以外の不要な部分に作用する押圧力を、間隙形成部材4で遮断するのである。なお、押圧力が間隙形成部材4における開口部4bの周囲部を経てセンサ本体に伝達されることがあるが、この伝達力は、緩衝部材がセンサ本体に接することによる押圧力に比し明確な立ち上がりを示すので、ローパスフィルタで電気的に除去することができる。また、以下に説明する間隙形成部材の形態とすることによっても、開口部4b周囲部を経た伝達が防止される。
【0050】
次に、図16に示す圧力センサについて説明する。この圧力センサは、間隙形成部材4cが厚さ方向の位置によって幅を異ならせている。すなわち、間隙形成部材4cにおけるセンサ本体1寄りの部分41は、幅が狭く、相互に間隔をおいて鍵配列方向に延びる1対の細長い部分で構成されている。これに対し、緩衝部材5寄りの部分42は、幅が前記センサ本体寄りの部分の幅より広くされている。間隙形成部材4cは、図14に示した開口部を有する薄板状のものであり、図16は、間隙形成部材4cの開口部の部分における断面を示している。こうしてセンサ本体寄り部分41は高さhの段部を形成して緩衝部材寄り部分42に至っている。間隙形成部材4cにおけるセンサ本体寄り部分41の幅は、以下に説明するように、センサ構成部材10に圧力を及ぼさないか及ぼしても問題とならない程度となるように決められる。間隙形成部材4cの緩衝部材寄り部分42は、緩衝部材5がセンサ構成部材を適切に押圧し得るように支持する等の観点から、必要に応じた幅とされる。
【0051】
この間隙形成部材4cを使用した圧力センサは、以下のように作用する。間隙形成部材が、緩衝部材を支持する部分の幅でセンサ構成部材に接している場合、その幅は、センサ本体の感圧部に押圧力を伝達してしまう程広いものとなりがちである。したがって、緩衝部材に加えられた押圧力は、緩衝部材から伝達される以外に間隙形成部材を経ても伝達されることになり、正確なアフタータッチコントロールができない。これに対し、図16の間隙形成部材4cを使用した場合は、センサ本体1寄りの部分41の幅が狭い細長い部分で構成されているので、センサ本体の感圧部に押圧力を伝達するのが防止される。また、緩衝部材5寄りの部分42は、幅が前記センサ本体寄りの部分の幅より広くされ、緩衝部材を支持するのに十分な幅とすることができる。図17は、間隙形成部材及び緩衝部材を斜め下から見た状態の斜視図であり、緩衝部材5に押圧力Lが作用したときに、間隙形成部材4cの開口部40から緩衝部材5が突出した状態を示している。この図から理解されるように、押圧力は開口部40から突出した緩衝部材によりセンサ構成部材に伝えられる。一方、間隙形成部材4cがセンサ構成部材に接触するのは、幅の狭いセンサ本体寄り部分41であるので、緩衝部材に押されて間隙形成部材までがセンサ構成部材を押圧するのが防止される。
【0052】
図18は、図16と近似した間隙形成部材4dを示している。この間隙形成部材4dは、センサ本体寄り部分43が前述の例と同様の幅であり、緩衝部材寄り部分44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。また、センサ本体寄り部分43から緩衝部材寄り部分44への移行部はなだらかな曲線状とされている。この間隙形成部材4dを使用した圧力センサも、図16の例を同様の作用をなす。
【0053】
図19は、間隙形成部材4eが、センサ本体を収容するケース6に収容されている例を示している。ケース6は、センサ本体長手方向に延びる帯状の底壁60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61とを有しており、センサ本体1を収容している。この例では、間隙形成部材4eがケース6の対向壁61上に固定され、その上に緩衝部材2が接着されている。間隙形成部材4eにおけるセンサ本体1寄り部分45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44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、センサ構成部材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4e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45から、幅の狭いセンサ本体寄り部分46を経てケースの対向壁61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。
【0054】
図20及び図21は、図16に示した間隙形成部材4cのセンサ本体寄り部分41が、センサ本体における1対のシート状のセンサ構成部材材10間のスペーサ11に対し、シート材厚さ方向において重なる位置に設けられている状態を示している。図20は圧力センサの断面図であり、図21は間隙形成部材4e及びセンサ本体1のスペーサ11を示す平面図である。図21に示すように、センサ本体の1対のスペーサ11は、図10の実施形態で説明したのと同様の考え方から、内側の縁部が、動作部分による押圧位置の中心において狭く、該中心から離れるほど広くなるようになだらかに変化している(一点鎖線で示す)。図21は、このようなスペーサ11に対し、間隙形成部材のスペーサ寄り部分41が重なり合っていることを示している。この構成により、緩衝部材5から間隙形成部材4eに伝わる押圧力のほとんどが、センサ本体のスペーサ11に作用するので、感圧部に伝わるのが防止され、精度の高いアフタータッチコントロールが得られる。間隙形成部材におけるセンサ本体寄り部分の位置は、スペーサの位置に応じたものとされ、図18のように、スペーサ11がセンサ本体1の両端部にある場合は、間隙形成部材のセンサ本体寄り部分42も同様に位置決めされる。また、この作用を得るためには、前記間隙形成部材のセンサ本体寄り部分は、前記スペーサと前記シート材の厚さ方向において位置が重なるように設けられていればよい。
【0055】
図22〜図26は、センサ本体の押圧方向両側の内の一方に位置する押圧用部材との間に間隙を形成する種々の態様を各々縦断正面図で表している。
【0056】
図22は、上方へ開いた断面がほぼU字形の角形ケース6aにセンサ本体1及び緩衝部材5が支持されている圧力センサを示している。緩衝部材5は、ケース6aに側壁を支持された第1緩衝部材5aとその上に固着された第2緩衝部材5bとを備えている。第1緩衝部材5aは、センサ本体1の上面との間に間隙を設ける位置でケース6aに支持されている。この例では、ケース6aの側壁の側面が間隙形成部材4gとして機能している。
【0057】
図23は、図22に示したものと近似した構造を有しているが、この例では、ケース6bの側壁の上面の上に第1緩衝部材5aが支持され、その上に第2緩衝部材5bが固着されている。この例でも、ケース6bの側壁が間隙形成部材4gとして機能している。
【0058】
図24に示す圧力センサにおいては、基板8の上にセンサ本体1が支持され、その上に相互に間隔をおいて間隙形成部材4iが固着されている。間隙形成部材4iの上には押圧部材7、その上には緩衝部材5が固着されている。間隙形成部材4iは、押圧力を受けた時にセンサ本体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ている。その材質としては、図7〜9で説明したような粘性の大きい粘弾性材料が採用されるのが望ましい。すなわち、打鍵時の衝撃的な当接(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し、アフタータッチコントロール時の緩慢な押圧動作による圧力(低周波的接触圧)に対しては、それに追随した変形をして圧縮されるものが望ましい。これにより、前述のように、打鍵による鍵停止時の衝撃力の影響を排除して適切なアフタータッチコントロールを行うことが可能となる等の効果を得ることができる。押圧部材7は、間隙形成部材が粘弾性に富む材質とされるので、これよりも硬質な材料で形成され、センサ本体1との間に間隙おくように間隙形成部材により支持される。
【0059】
図25に示す圧力センサは、図24と近似した構造を有している。この例では、押圧部材7は間隙形成部材4jに支持された押圧板9の下面に固着されている。他の構成は、図24と同じである。
【0060】
図26に示す圧力センサにおいては、上方へ開いた断面がほぼU字形の角形ケース6cの下部に間隔をおいて配置された間隙形成部材4kが支持され、その上にセンサ本体1及び緩衝部材5、押圧板9、緩衝部材5がこの順で固着されている。ケース6cの底壁における間隙形成部材4kの間には押圧部材7が支持されている。間隙形成部材4kは、図24で説明したものと同様の材質であり、押圧力を受けた時にセンサ本体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ている。押圧部材7は、間隙形成部材よりも硬質な材料で形成され、センサ本体1との間に間隙おくように間隙形成部材により支持されている。
【0061】
図22〜26に示した圧力センサは、いずれもセンサ本体の押圧方向両側の内の一方に位置する押圧用部材との間に非押圧時において間隙を形成するように間隙形成部材が設けられている。したがって、緩衝部材センサ本体との接着に伴う異物の介在等による不都合が解消され、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。また、間隙形成部材又は緩衝部材として、粘性の大きい粘弾性材料を使用した場合は、打鍵による鍵停止時の衝撃力の影響を排除して適切なアフタータッチコントロールを行うことが可能となる等の効果を得ることができる。
【0062】
【発明の効果】
以上のように、本発明中、第1発明によれば、緩衝部材とセンサ本体との接触面において鍵配列方向に断続的な部分接着が行なわれ、該部分接着は、隣合う前記動作部分の前記緩衝部材上の当接位置の中間領域における接着強度上必要な箇所での接着として行なわれるので、接着剤層の影響を受けずに又は影響を低減して、押鍵圧をセンサ本体に伝達することができる。したがって、ゴミ、空気、皺等を介在させ難く、たとえ介在させても接着剤層による剪断力の伝達量自体が小さいので、介在物による影響が小さくなる。また、接着剤層が厚くなり板状や塊状になって適正な押鍵圧の伝達ができなくなるという支障も解消乃至低減される。これらの結果、鍵によって制御性能がばらつく等の支障がなく、正確なタッチコントロールを実現することができる。
【0063】
緩衝部材が複数の層からなる緩衝部材を重ねて構成されている場合(第2発明)には、該層の少なくとも1つの接触面において鍵配列方向に断続的な部分接着が行なわれ、該部分接着は、隣合う前記動作部分の前記緩衝部材上の当接位置の中間領域における接着強度上必要な箇所での接着として行なわれるので、同様に、接着剤層の介在に伴う支障を解消乃至低減することができる。
【0064】
また、本発明中、第3発明によれば、動作部分から緩衝部材を介して押圧力を受けるセンサ本体の押圧方向両側の内の一方に位置する押圧用部材との間に非押圧時において間隙を形成するように間隙形成部材が設けられているので、緩衝部材は直接センサ本体に接着されることがなく、斯かる接着による異物の介在等による不都合が解消され、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明中、第1発明の1実施形態に係る圧力センサの斜視図である。
【図2】図1に示した圧力センサの縦断正面図である。
【図3】本発明中、第2発明の1実施形態に係る圧力センサの斜視図である。
【図4】鍵盤装置における圧力センサの取付位置の1例を示す斜視図である。
【図5】本発明中、第3発明の1実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図6】第3発明の他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図であ
【図7】図5に示した圧力センサの押圧力作用時の状態を示す縦断正面図であ
【図8】図6に示した圧力センサに衝撃的押圧力が作用した時の状態を示す縦断正面図であ
【図9】図6に示した圧力センサのアフタータッチコントロールのための押圧力が作用した時の状態を示す縦断正面図であ
【図10】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの斜視図である。
【図11】図10に示す圧力センサの動作の説明図である。
【図12】図10に示す圧力センサの応力状態の説明図である。
【図13】図10に示す圧力センサの動作の説明図である。
【図14】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサに使用する間隙形成部材の斜視図である。
【図15】図14に示す間隙形成部材を使用した圧力センサの応力状態の説明図である。
【図16】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図17】図16に示す圧力センサにおける間隙形成部材及び緩衝部材を斜め下から見た斜視図である。
【図18】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図19】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図20】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図21】図20に示す圧力センサの一部の平面図である。
【図22】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図23】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図24】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図25】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図26】第3発明のさらに他の実施形態に係る圧力センサの縦断正面図である。
【図27】従来の圧力センサの1例を示す斜視図である。
【図28】従来の圧力センサの他の例を示す斜視図である。
【図29】従来の圧力センサの不具合の1例を示す縦断面図である。
【図30】従来の圧力センサの不具合の他の例を示す縦断面図である。
【図31】従来の圧力センサの不具合の説明図である。
【符号の説明】
1…センサ本体、2,3…緩衝部材、4,4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g,4h,4i,4j,4k…間隙形成部材、5…緩衝部材、5a…第1緩衝部材、5b…第2緩衝部材、10…センサ構成部材、11…スペーサ、41,43,45…間隙形成部材のセンサ本体寄り部分、42,43,44…間隙形成部材の緩衝部材寄り部分、6…ケース、L…押鍵圧、N,N1,N2…隣合う動作部分の緩衝部材上の当接位置の中間領域、M,M1,M2…接着箇所、K…鍵、S…センサ本体、A,A1,A2,A3,A4…緩衝部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor for touch control used in a keyboard device of an electronic musical instrument such as an electronic piano or an electric tone.
[0002]
[Prior art]
Electronic musical instruments with touch control function can change the strength of the sound at the start of the sound or in the continuous state by changing the force applied to the key when the key is pressed or the key is pressed, vibrato effect, tremolo effect Etc. are generated or changed. For this purpose, the keyboard device is provided with a pressure sensor for touch control (also referred to as a pressure control sensor) that senses the key pressing pressure. The operating range of the key is appropriately restricted by contacting the buffer member after the key itself or its interlocking member performs a certain operation. The pressure sensor is provided on the front surface or back surface of the buffer member (stopper member) that receives the key pressing pressure during or after the key full stroke for the purpose of controlling sound generation according to the key pressing stroke or the subsequent key pressing pressure. It is often done. FIG. 4 shows an example of the arrangement of the buffer members in the keyboard device. In this example, when the key K is depressed, the projection k1 provided at the front part (performer side) of the key pushes down the lever L, the rear part of the lever L rises, and comes into contact with the buffer member A.
[0003]
As shown in FIG. 27, both pressure sensors extend in a band shape over a range corresponding to all keys or a range corresponding to a key to which a touch control function is to be provided. Depending on the pressure sensor, the buffer member A is bonded to the sensor body S as shown in the figure.
[0004]
Among the buffer members, there are a single layer type having a single material buffer member as shown in FIG. 27 and a plurality of types of buffer members A1, A2, A3, A4 as shown in FIG. There are multi-layer types that are stacked in the direction of receiving key pressing pressure. The multi-layer type cushioning member is a combination of hard and soft materials that can be used to smoothly change the cushioning action from the beginning to the end of the contact between the moving part and the cushioning member when the key is pressed. The buffer members are also bonded to each other with an adhesive.
[0005]
However, any type of pressure sensor may cause the following problems because adhesion between the buffer member and the sensor main body or between the multiple layers of the buffer member is performed on the entire contact surface.
[0006]
In a pressure sensor provided with a single layer type buffer member, as shown in FIG. 29, dust a or oil b may be interposed between the buffer member and the sensor body, or air c may be included. In addition, since the bonding surface extends over the entire surface, inadequate position adjustment of the bonding surface accumulates in the length direction, and the bonding may be performed with wrinkles and twists d.
[0007]
In the pressure sensor provided with the multilayer buffer member, as shown in FIG. 30, dust a, oil b, air c, wrinkles and twists d are also present between the multilayer buffer members constituting the buffer member. In particular, a thick adhesive layer e may be present in the form of a plate or a lump.
[0008]
In this way, when dust, wrinkles, etc. are present on the bonding surface, there is a difference in shearing force generated by deformation through the bonding surface in the non-bonded portions (a, b, c) as shown in FIG. The key pressing pressure is not properly transmitted. When wrinkles are present, local distortion is fixed, which affects the sensitivity of the pressure sensor. Further, if there is a thick adhesive layer e, the portion has higher rigidity than the other portions, and a difference in transmission rate occurs, so that proper key pressing pressure cannot be transmitted. Due to such poor transmission of the key pressing pressure, the output of the pressure sensor is disturbed, and the control performance varies depending on the key, which hinders accurate touch control.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a pressure sensor for touch control of an electronic keyboard instrument that can solve the above-mentioned problems of the prior art and can realize accurate touch control under a structure in which a pressing force is received via a buffer member. Objective.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to arrange a buffer member that abuts with a buffering action and delimits a key pressing stroke to an operation part that is a part of a key or a part of a member that is interlocked with the key when the key is pressed, and is disposed on the buffer member. A pressure sensor including a sensor body for touch control, wherein the partial contact is intermittently performed in the key arrangement direction on the contact surface between the buffer member and the sensor body, It is achieved by a pressure sensor for touch control of a keyboard device, characterized in that it is performed as adhesion at a position necessary for adhesive strength in an intermediate region of the contact position on the buffer member between the adjacent operation parts ( First invention).
[0011]
The above-mentioned object of the present invention also includes a buffer member that abuts with a buffering action on a part of the key or a part of the member that interlocks with the key when the key is pressed, and delimits the key pressing stroke, and overlaps the buffer member. A pressure sensor including a sensor body for touch control, wherein the buffer member is formed by stacking a plurality of buffer members in a layered manner, and a key arrangement direction is provided on at least one contact surface between the layers In this case, the partial bonding is performed as a bonding at a position necessary for the bonding strength in the intermediate region of the contact position of the adjacent operation part on the buffer member. This is achieved by a pressure sensor for touch control of a keyboard device characterized by the above (second invention).
[0012]
The object of the present invention is further to receive a pressing force via a buffer member from an operation part which is a part of a key or a part interlocked with the key when the key is pressed, and present a sensor output corresponding to the pressing force. A pressure sensor for touch control of an electronic keyboard instrument provided with a main body, wherein a gap is formed between the sensor main body and a pressing member located on one of both sides in the pressing direction when not pressed. And a gap forming member is provided (third invention).
[0013]
The gap forming member can be formed of a material that does not elastically deform when pressed to such an extent that the buffer member does not contact the sensor body unless the buffer member is elastically deformed.
[0014]
The gap forming member may include an elastic member arranged so as to be elastically deformed in a direction substantially perpendicular to the pressure-sensitive surface of the sensor body when pressed.
[0015]
The gap forming members are provided so as to extend in the key arrangement direction with a space between each other, and the gap between the gap forming members is narrow at a position corresponding to the center of the pressing position by the operating portion, and the center corresponding position. It can be assumed that it is gradually changing so as to become wider as it moves away from.
[0016]
The gap forming member may be a thin plate and have an opening at each position where the pressing force is applied by the operating portion.
[0017]
Furthermore, the gap forming members are provided so as to extend in the key arrangement direction with a space between each other, and the width of each gap forming member varies depending on the position in the thickness direction. The interval near the sensor body may be wider than the interval near the buffer member.
[0018]
The sensor body includes a sheet material having a pressure-sensitive function facing each other and a spacer interposed between the sheet materials, and the portion of the gap forming member closer to the sensor body is the spacer and the sheet material. It can be provided so that the positions overlap in the thickness direction.
[0019]
The gap forming member can be formed by a part of a case that houses the sensor body.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an example of a pressure sensor according to the first aspect of the present invention. In the figure, the direction in which the buffer member is struck by the operation part which is a part of the key or a part of the member interlocked with the key when the key is pressed is shown from above. This direction is not restricted to what is shown in the figure. For example, as shown in FIG. 4, when the lever H hits the buffer member, the hit is from below. In the following description, members and parts of the same type in the drawings are given the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0021]
The illustrated pressure sensor includes a
[0022]
In addition, as the sensor body, various forms such as those exemplified below can be used.
(i) One of the opposing sensor constituent members is provided with two elongated electrodes spaced apart from each other and extending in the longitudinal direction on the opposing surface, and the other sensor constituent member is a pressure sensitive conductive rubber, barium titanate, or the like As described above, a pressure-sensitive member made of a material that changes conductivity according to pressure is provided on the opposite surface. This is because when the key pressing pressure is applied through the buffer member, one of the sensor constituent members is deformed and comes into contact with the electrode of the other sensor constituent member, and the conductivity of the conductive seating amount changes according to the key pressing pressure, As a result, the voltage between the electrodes changes.
(ii) A belt-like film is folded in two at a fold extending in the longitudinal direction, and pressure-sensitive conductive ink is printed on each of the overlapping opposing surfaces, and the edges of the two conductive ink layers on different sides A conductor extending in the longitudinal direction of the film along the portion and reaching the terminal at the end of the film. This is to obtain the sensor output corresponding to the pressing force by utilizing the fact that the conductive ink layer that has received the pressing force accompanying the key pressing decreases the resistance value and changes the voltage between the two conductors. .
(iii) A type in which two strip-shaped metal plates are separated by an insulating spacer and a voltage is applied between them to detect the capacitance between the metal plates. This is to obtain a sensor output corresponding to the pressing force by utilizing the fact that the metal plates that have received the pressing force accompanying the key pressing approach each other and change the capacitance.
(iv) Insulating plate and metal plate are spaced apart by a spacer, and a spiral coil is printed on the surface of the insulating plate to cause current to flow, generating eddy current in the metal plate. This type detects the current loss of the spiral coil caused by it. This is because the plates that have received the pressing force associated with the key pressing approach each other and increase the induced eddy current of the metal plate and the accompanying coil current loss, thereby obtaining a sensor output corresponding to the pressing force. Is.
(v) Thick pressure-sensitive rubber brought into contact with two elongated electrode surfaces that are spaced apart from each other and extend in parallel. This is because the pressure-sensitive rubber that receives the pressing force accompanying the key pressing reduces the resistance value and changes the voltage value between the two electrode surfaces, thereby obtaining a sensor output corresponding to the pressing force. It is.
[0023]
In this example, the
[0024]
The
[0025]
In the contact surface between the
[0026]
The position and width of the bonding portion M necessary for the bonding strength in the intermediate section N are determined according to physical and chemical properties such as the size, flexibility, and adhesiveness of the member. For example, the bonding location M may be formed in all the intermediate sections N in the drawing, or the entire width of the section N may be the bonding location M as required.
[0027]
The pressure sensor is fixed to the keyboard frame of the keyboard device by bonding, screwing, or an appropriate fixing member.
[0028]
Thus, the intermediate region of the contact position on the buffer member of the adjacent operation part is set as the intermediate zone N, the other region is set as the sensing zone P, and the portion necessary for the adhesive strength in the intermediate zone N is set as the bonding location. Thus, the following advantages can be obtained.
[0029]
Depending on the size, material, etc. of the
[0030]
On the other hand, depending on the size, material, and the like of the
[0031]
In this way, all or a large part of the key pressing pressure applied to the
[0032]
Furthermore, in transmission via an adhesive, when the adhesive becomes thicker and becomes plate-like or lump-like, that part has higher rigidity than the other parts, resulting in a difference in transmission rate and proper pressing. Although the key pressure cannot be transmitted, since the adhesive layer does not exist in the path for transmitting all or a large part of the key pressing pressure, the ratio of such a poor key pressing pressure transmission is small. As a result, accurate touch control can be realized without any trouble such as a variation in control performance depending on the key.
[0033]
FIG. 3 shows an example of a pressure sensor using the
[0034]
On the contact surface, the section N1 shows an intermediate area of the contact position on the buffer member of the adjacent operation part, and the other area shows a sensing section P1 for sensing the key pressing pressure by the
[0035]
In this example, the contact surfaces between the third layer and the fourth layer and between the fourth layer and the
[0036]
As the key pressing pressure is transmitted to the first layer A1, the second layer A2, the third layer A3,... Therefore, a region where the key pressing pressure L is not transmitted or a small region on the contact surface with the layer becomes smaller as it is transmitted deeper into the layer. However, such an effect can be achieved by setting such a region as an intermediate section and further selecting a position and a width necessary for adhesive strength to form a bonded portion.
[0037]
FIG. 5 is a cross-sectional view of an example of a pressure sensor according to the second aspect of the present invention. This pressure sensor includes a
[0038]
The
[0039]
For example, in the case where a polyester
Sensor component 10:
Gap forming member 4:
Buffer member 2: 14 mm wide and 10 mm thick.
[0040]
In this sensor, when the pressing force is not applied, the buffer member is separated from the sensor main body. When the pressing force is applied, the buffer member is deformed and the lower surface is bent to contact the sensor main body and transmit the pressing force. Thus, since the
[0041]
FIG. 6 includes, as the
[0042]
The sensor according to this embodiment operates as follows. During normal performance, the operating speed of the operating part is high and the
[0043]
On the other hand, in the sensor according to the embodiment shown in FIG. 6, the
[0044]
Thus, since the impact force when the key is stopped is not transmitted to the sensor body as it is, the sensor body is prevented from being damaged by a large pressing force, and the service life can be extended. In particular, in the case of a highly sensitive sensor, since the durability against a large pressing force is often low, the effect is great.
[0045]
Next, the embodiment shown in FIG. 10 will be described. The
[0046]
This sensor operates as follows. The force L required to bend the
[0047]
In the example shown in the figure, the buffer member includes the
[0048]
FIG. 14 shows another example of the gap forming member used in the pressure sensor. The
[0049]
The pressure sensor using the
[0050]
Next, the pressure sensor shown in FIG. 16 will be described. In this pressure sensor, the width of the
[0051]
The pressure sensor using the
[0052]
FIG. 18 shows a
[0053]
FIG. 19 shows an example in which the
[0054]
20 and FIG. 21, the sensor
[0055]
FIGS. 22 to 26 are vertical front views showing various modes in which a gap is formed between the sensor main body and a pressing member located on one of both sides in the pressing direction of the sensor body.
[0056]
FIG. 22 shows a pressure sensor in which the
[0057]
FIG. 23 has a structure similar to that shown in FIG. 22, but in this example, the
[0058]
In the pressure sensor shown in FIG. 24, the
[0059]
The pressure sensor shown in FIG. 25 has a structure similar to that shown in FIG. In this example, the pressing
[0060]
In the pressure sensor shown in FIG. 26, a
[0061]
Each of the pressure sensors shown in FIGS. 22 to 26 is provided with a gap forming member so as to form a gap when not pressed with the pressing member located on one of both sides of the sensor body in the pressing direction. Yes. Therefore, the inconvenience due to the presence of foreign matters accompanying the adhesion to the buffer member sensor main body is eliminated, and accurate aftertouch control can be realized. In addition, when a viscoelastic material having a high viscosity is used as the gap forming member or the buffer member, it becomes possible to perform an appropriate after touch control by eliminating the influence of the impact force when the key is stopped by the keystroke. An effect can be obtained.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, intermittent partial bonding is performed in the key arrangement direction on the contact surface between the buffer member and the sensor body, and the partial bonding is performed between the adjacent operation parts. Since it is performed as a bond at a location necessary for the adhesive strength in the middle region of the contact position on the buffer member, the key pressing pressure is transmitted to the sensor body without being affected by the adhesive layer or by reducing the effect. can do. Accordingly, it is difficult to interpose dust, air, soot and the like, and even if intervened, the amount of shearing force transmitted by the adhesive layer itself is small, so the influence of inclusions is reduced. Moreover, the trouble that the adhesive layer becomes thick and becomes a plate or a lump and cannot transmit an appropriate key pressing pressure is eliminated or reduced. As a result, accurate touch control can be realized without any trouble such as the control performance varying depending on the key.
[0063]
When the buffer member is formed by stacking buffer members made of a plurality of layers (second invention), intermittent partial bonding is performed in the key arrangement direction on at least one contact surface of the layer. Adhesion is performed as adhesion at a position necessary for adhesive strength in an intermediate region of the contact position of the adjacent operation part on the buffer member. Similarly, troubles due to the intervention of the adhesive layer are eliminated or reduced. can do.
[0064]
Further, according to the third aspect of the present invention, the gap between the sensor body and the pressing member located on one of the both sides in the pressing direction of the sensor main body that receives the pressing force from the operating portion via the buffer member when not pressed. Since the gap forming member is provided so as to form the buffer, the buffer member is not directly bonded to the sensor body, and the inconvenience due to the presence of foreign matters due to such bonding is eliminated, and accurate aftertouch control is realized. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a pressure sensor according to an embodiment of the first invention in the present invention.
2 is a longitudinal front view of the pressure sensor shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a pressure sensor according to one embodiment of the second invention in the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of an attachment position of a pressure sensor in a keyboard device.
FIG. 5 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to an embodiment of the third invention in the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to another embodiment of the third invention.
7 is a longitudinal front view showing a state of the pressure sensor shown in FIG.
8 is a longitudinal front view showing a state when an impact pressing force is applied to the pressure sensor shown in FIG. 6;
9 is a longitudinal front view showing a state when a pressing force for after-touch control of the pressure sensor shown in FIG. 6 is applied.
FIG. 10 is a perspective view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
11 is an explanatory diagram of the operation of the pressure sensor shown in FIG.
12 is an explanatory diagram of a stress state of the pressure sensor shown in FIG.
13 is an explanatory diagram of the operation of the pressure sensor shown in FIG.
FIG. 14 is a perspective view of a gap forming member used in a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
15 is an explanatory diagram of a stress state of a pressure sensor using the gap forming member shown in FIG.
FIG. 16 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
17 is a perspective view of a gap forming member and a buffer member in the pressure sensor shown in FIG. 16 as viewed obliquely from below.
FIG. 18 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
FIG. 19 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
FIG. 20 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
FIG. 21 is a plan view of a part of the pressure sensor shown in FIG. 20;
FIG. 22 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
FIG. 23 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
FIG. 24 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
FIG. 25 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
FIG. 26 is a longitudinal front view of a pressure sensor according to still another embodiment of the third invention.
FIG. 27 is a perspective view showing an example of a conventional pressure sensor.
FIG. 28 is a perspective view showing another example of a conventional pressure sensor.
FIG. 29 is a longitudinal sectional view showing an example of a defect of a conventional pressure sensor.
FIG. 30 is a longitudinal sectional view showing another example of a defect of a conventional pressure sensor.
FIG. 31 is an explanatory diagram of a defect of a conventional pressure sensor.
[Explanation of symbols]
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