JP6323644B2 - 反力発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作子の操作に対して弾性変形による反力を発生するドーム部を有する反力発生部材を支持部材上に固定した反力発生装置に関する。

従来から、電子オルガン、電子ピアノ等の鍵盤楽器には、押鍵操作に対して反力を付与するための弾性体により構成されたドーム部（ラバードーム）を有する反力発生部材を設けることがある。例えば、下記特許文献１には、鍵を上方にて揺動可能に支持する鍵フレーム（棚板）上に、反力発生部材（レットオフ素子）を設けた鍵盤装置が示されている。この反力発生部材は、押鍵時に鍵によって押されることにより、ドーム部が徐々に弾性変形して弾性変形量の増加に従って反力を徐々に増加させ、反力がピークに達した後にドーム部が座屈変形して反力を急激に減少させ、その後にドーム部の上部内面が支持部材に当接してドーム部が支持部材により押圧されて弾性変形しながら反力を増加させる。そして、この鍵盤装置においては、ドーム部の座屈変形によるクリック感により、ピアノのレットオフによる鍵タッチと似たタッチ感が得られるようにしている。

実公平７−４９５１２号公報

しかしながら、前記従来の鍵盤装置においては、押鍵終了時すなわちドーム部の変形終了時には、ドーム部の上部内面が鍵フレームに当接した後に、反力発生部材は短時間のうちに急激に押し潰されて、その変形が終了する。このために、押鍵終了時すなわち反力発生部材の変形終了前には、ドーム部の変形量は短時間で急激に変化し、押鍵操作に対する反力発生部材による反力が急激に増加して、鍵タッチ感が悪化するという問題がある（図５（Ｂ）参照）。

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、その目的は、反力発生部材の変形終了前における反力の急激な増加を抑えることにより、押鍵終了時における鍵タッチ感の悪化を解消した反力発生装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

前述した目的を達成するため、本発明の特徴は、軸心（Ｙｗ，Ｙｂ）と交差する内面を有する軸心方向の一端部（２１ｗ１１，２１ｂ１１）から軸心方向の他端部に向かって径方向長さを徐々に増加させ、かつ軸心方向の他端部を開口させたドーム状に弾性体で形成されていて、軸心方向の押圧により弾性変形して、弾性変形量に応じた反力を発生するドーム部（２１ｗ１，２１ｂ１）を有する反力発生部材（２１ｗ，２１ｂ）を備え、ドーム部の軸心方向の他端側にて反力発生部材を支持部材（３１ｄ）に固定して、操作子（１１ｗ，１１ｂ）の操作に対して反力を発生する反力発生装置において、ドーム部の上部は下方に突出するように形成されており、ドーム部の上部の内面と対向する支持部材の対向面に、ドーム部の座屈変形後からドーム部の上部の内面と当接し始め、ドーム部の上部の変形量を、反力発生部材の弾性変形が終了するまで、徐々に増加させる突起部（３１ｄ１）を設けたことにある。

この場合、反力発生部材は、例えば、軸心方向の押圧開始からドーム部が徐々に弾性変形して弾性変形量の増加に従って反力を徐々に増加させ、反力がピークに達した後にドーム部が座屈変形して反力を急激に減少させる。また、突起部を、ドーム部の軸心と一致する位置に設けるようにするとよい。

上記のように構成した本発明においては、反力発生部材が押されて、反力発生部材の変形が終了する直前ではなく、前記終了よりも少し前に、支持部材上に設けた突起部がドーム部の一端部の内面に当接し始める。そして、反力発生部材がさらに押されると、ドーム部の変形量が大きくなり、最終的にドーム部の変形は終了する。このドーム部の変形においては、ドーム部の座屈変形後からドーム部の上部の内面が突起部に当接し始め、ドーム部の上部の変形量が、反力発生部材の弾性変形が終了するまで徐々に増加する。したがって、反力発生部材の変形終了前のドーム部の変形量の変化が緩和されて、操作子の操作に対する反力はある程度緩やかに増加する。その結果、操作子の操作終了時におけるタッチ感の変化が緩和されて、操作子の操作感が良好となる。

本発明の一実施形態に係る鍵盤装置の概略側面図である。 図１の鍵盤装置の概略平面図である。 （Ａ）は押鍵開始前の反力発生部材の拡大断面図であり、（Ｂ）は押鍵時において突起の当接により変形している状態を示す反力発生部材の拡大断面図である。 （Ａ）は、本発明に係り、押鍵開始前、ドーム部の上部内面が突起部に当接した時点、及び押鍵終了時における反力発生部材の変形状態を示す図である。（Ｂ）は、本発明に係り、押鍵開始から押鍵終了までの鍵ストロークに対する反力発生部材による反力の変化特性を示す特性図である。 （Ａ）は、突起を設けない場合における反力発生部材の変形状態を前記図４（Ａ）に対応させて示す図である。（Ｂ）は、突起を設けない場合における、押鍵開始から押鍵終了までの鍵ストロークに対する反力発生部材による反力の変化特性を示す特性図である。

ａ．実施形態
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は前記実施形態に係る鍵盤装置を右から見た概略側面図であり、図２は前記鍵盤装置の概略平面図である。なお、図１においては、鍵盤装置の前後方向を左右方向とし、鍵盤装置の上下方向を上下方向とする。

この鍵盤装置は、演奏者によって押離鍵操作される複数の白鍵１１ｗ及び複数の黒鍵１１ｂと、演奏者の押鍵操作に対して反力を付与する複数の反力発生部材２１ｗ，２１ｂとを備えている。白鍵１１ｗは、前後方向に長尺状に形成されるとともに下方を開放させた断面コ字状に形成されて、鍵フレーム３１の平板状の上板部３１ａ上に配置されている。鍵フレーム３１は、上板部３１ａの前端及び後端から下方に延設された平板上の脚部３１ｂ，３１ｃを有し、脚部３１ｂ，３１ｃの下端部分にて楽器内に設けたフレームＦＲ上に固定されている。鍵フレーム３１の上板部３１ａの後端部の上面上には、白鍵１１ｗの内側にて対向する一対の板状の鍵支持部３２が立設固定されている。鍵支持部３２の上部には、互いに対向する位置にてそれぞれ外側に突出した突出部が設けられ、突出部を白鍵１１ｗの両側面後端部に設けた貫通孔に内側から回転可能に侵入させている。これにより、白鍵１１ｗは、鍵支持部３２により揺動可能に支持され、前端部を上下方向に変位させる。以下の説明では、この白鍵１１ｗの揺動中心を揺動軸Ｃｗとする。黒鍵１１ｂは、前部上面が高くなっている形状こそ異なるが、他の構成は白鍵１１ｗと同様である。そして、黒鍵１１ｂも、鍵支持部３２により揺動軸Ｃｂ回りに揺動可能に支持されて、揺動により前端部を上下方向に変位させる。

鍵フレーム３１の上板部３１ａの上面には、白鍵１１ｗの前端部の下方位置にて鍵ガイド３３ｗが立設しており、黒鍵１１ｂの前端部の下方位置にて鍵ガイド３３ｂが立設している。鍵ガイド３３ｗ，３３ｂは白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂ内にそれぞれ摺動可能に侵入しており、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂは、それらの上下方向の揺動時に左右方向に変位しないようになっている。

反力発生部材２１ｗは各白鍵１１ｗに対してそれぞれ設けられるとともに、反力発生部材２１ｂは各黒鍵１１ｂに対してそれぞれ設けられている。反力発生部材２１ｗ，２１ｂは、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの前後方向の中央部の下方にて、鍵フレーム３１の上板部３１ａの上面に固定されている。複数の反力発生部材２１ｗ，２１ｂは、一体成形により形成されて、鍵盤の横方向に１列に配置されている。

ここで、反力発生部材２１ｗ，２１ｂについて説明しておく。反力発生部材２１ｗ，２１ｂは、弾性を有するゴムにより一体形成されており、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、ドーム部２１ｗ１、２１ｂ１、トップ部２１ｗ２，２１ｂ２及びベース部２１ｗ３，２１ｂ３を備えている。なお、(Ａ)は反力発生部材２１ｗ，２１ｂの非押圧状態を示し、（Ｂ）は反力発生部材２１ｗ，２１ｂの押圧状態を示している。この場合、反力発生部材２１ｗ，２１ｂの形状は若干異なる場合もあるが、形状の相違は僅かであるとともに、本発明の特徴点に関しては同一であるので、以下の説明では、両反力発生部材２１ｗ，２１ｂを同一形状であるものとして説明する。

ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は、上方からの押圧により変形し易いドーム状（お椀状）であって薄肉に形成されており、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１は若干下方に突出するように形成されている。この上部２１ｗ１１，２１ｂ１１が本発明の軸心方向の一端部に対応し、上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面（下面）が本発明の一端部の内面に対応し、かつドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の下端部が本発明の軸心方向の他端部に対応する。ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は、上部２１ｗ１１，２１ｂ１１から下方に向かって軸心Ｙｗ，Ｙｂ回りの径（径方向長さ）を全周に渡って徐々に増加させて、軸心Ｙｗ，Ｙｂに直交する断面形状が円形になるようにドーム状に形成されており、下端部を円形に開口させている。そして、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は、上方からの押圧により圧縮された際には、図３（Ｂ）に示したように座屈変形する。これにより、反力発生部材２１ｗ，２１ｂは、上方からの押圧力の増加により弾性変形して反力を徐々に増加させるとともに、反力がピークに達した後に座屈変形によって反力を急激に減少させる。なお、本実施形態では、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１を若干下方に突出するように形成したが、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１を、水平に形成したり、上方に突出するように形成してもよい。

トップ部２１ｗ２，２１ｂ２は、上面が開放された円筒状に形成されていて、下面にてドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上面に接続されている。また、トップ部２１ｗ２，２１ｂ２は全周にわたって均一の高さに設定され、その上面は平面である。ベース部２１ｗ３，２１ｂ３は、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の下面に連続して接続されて、上下方向に厚肉に形成され、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の下面の外周面から外側にも突出している。ベース部２１ｗ３，２１ｂ３の上面及び下面も平面であり、ベース部２１ｗ３，２１ｂ３の高さは全周に渡って同一である。なお、これらのトップ部２１ｗ２，２１ｂ２及びベース部２１ｗ３，２１ｂ３は、上方から押圧されてもほとんど変形しない。このように構成した反力発生部材２１ｗ，２１ｂの少なくともドーム部２１ｗ１，２１ｂ１及びトップ部２１ｗ２，２１ｂ２は、軸心Ｙｗ、Ｙｂに対して全周に渡って点対称形状である。また、トップ部２１ｗ２，２１ｂ２及びベース部２１ｗ３，２１ｂ３の上面の法線は、軸心Ｙｗ，Ｙｂの方向とそれぞれ平行である。

また、ベース部２１ｗ３，２１ｂ３の下面には、一対の脚部２１ｗ４，２１ｂ４が一体的に形成されている。一対の脚部２１ｗ４，２１ｂ４は、ベース部２１ｗ３，２１ｂ３の下面から下方に円柱状に突出している。そして、一対の脚部２１ｗ４，２１ｂ４を鍵フレーム３１の上板部３１ａの支持部３１ｄに設けた一対の貫通孔にそれぞれ圧入することにより、反力発生部材２１ｗ，２１ｂが支持部３１ｄに固定されている。この場合、支持部３１ｄは水平である。なお、脚部２１ｗ４，２１ｂ４をなくして、ベース部２１ｗ３，２１ｂ３の下面を、鍵フレーム３１の上板部３１ａ（支持部３１ｄ）上に接着剤などにより固定するようにしてもよい。

支持部３１ｄの上面には、図３に示すように、支持部３１ｄの上面から上方に突出した半球形状の突起部３１ｄ１が支持部３１ｄと一体的に形成されている。この突起部３１ｄ１は、反力発生部材２１ｗ，２１ｂのドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面に対向する位置にて、軸心をドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の軸心Ｙｗ，Ｙｂに一致させて設けられている。この突起部３１ｄ１の高さは、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の座屈変形後からドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の変形終了前までの間に、ドーム２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面が突起部３１ｄ１の頂点に当接するように設定されている。これにより、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は、その上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面を座屈変形後に突起部３１ｄ１に当接させ、その上部２１ｗ１１，２１ｂ１１を突起部３１ｄ１の押圧により変形させながら変形を進めて、変形を終了する。

なお、本実施形態においては、突起部３１ｄ１を半球形状に形成した。しかし、この突起部３１ｄ１はドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面を下方から押圧するものであれば、その形状は、円錐形状、角錐形状、先端を半球状又は球状に形成した円柱形状又は角柱形状、先端を若干カットした円錐台形状又は角錐台形状など種々の形状であってもよい。また、軸線と直交する方向の長さが短いものであれば、円柱形状又は角柱形状でよく、筒形状でもよい。

ふたたび、図１の説明に戻ると、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの下面であって、反力発生部材２１ｗ，２１ｂのトップ部２１ｗ２，２１ｂ２の上面に対向する位置には、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを上方から押圧する押圧部１１ｗ１，１１ｂ１がそれぞれ設けられている。押圧部１１ｗ１，１１ｂ１は平板状に構成され、その下面は、平面であって、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの下面に対して、前側にて高く後側にて低くなるように傾斜している。そして、この押圧部１１ｗ１，１１ｂ１の傾斜は、反力発生部材２１ｗ，２１ｂの反力のピーク時において、押圧部１１ｗ１，１１ｂ１の下面の法線（下面に垂直な直線）が、反力発生部材２１ｗ、２１ｂの軸心Ｙｗ，Ｙｂにそれぞれ平行になるように設定されている。なお、この押圧部１１ｗ１，１１ｂ１の下面は平面でなくても、球面などであってもよい。また、押圧部１１ｗ１，１１ｂ１を、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの内部上面から下方に突出させた十字型、Ｈ字型等のリブなどで構成してもよい。

また、この鍵盤装置は、押圧部１１ｗ１，１１ｂ１と鍵支持部３２の中間位置にて、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂと、鍵フレーム３１の上板部３１ａとの間にそれぞれ組み込まれた白鍵１１ｗ用のスプリング３４ｗ及び黒鍵１１ｂ用のスプリング３４ｂを備えている。スプリング３４ｗ，３４ｂは、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂを上板部３１ａに対して上方に付勢している。なお、これらのスプリング３４ｗ、３４ｂは、コイル状でなくても、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂを上方に付勢することができれば、板ばねのようなスプリングでもよい。

白鍵１１ｗは、その前端部から下方に延設させた延設部１１ｗ２を備え、延設部１１ｗ２の下端には前方に突出させた係合部１１ｗ３が設けられ、係合部１１ｗ３は鍵フレーム３１の上板部３１ａに設けた貫通孔を介して、上板部３１ａの下方に上方から侵入している。また、鍵フレーム３１の上板部３１ａの前端部下面には上限ストッパ部材３５ｗが設けられている。上限ストッパ部材３５ｗは、フェルトのような緩衝部材により構成されており、白鍵１１ｗの係合部１１ｗ３との当接により、白鍵１１ｗの前端部の上方への変位を規制する。また、鍵フレーム３１の上板部３１ａの前端部上面には下限ストッパ部材３６ｗが設けられている。下限ストッパ部材３６ｗも、フェルトのような緩衝部材により構成されており、白鍵１１ｗの前端部下面との当接により、白鍵１１ｗの前端部の下方への変位を規制する。

黒鍵１１ｂは、その前端部から下方に延設させた延設部１１ｂ２を備え、延設部１１ｂ２の下端には後方に突出させた係合部１１ｂ３が設けられ、係合部１１ｂ３は鍵フレーム３１の上板部３１ａに設けた貫通孔を介して、上板部３１ａの下方に上方から侵入している。また、鍵フレーム３１の上板部３１ａの中間部下面には上限ストッパ部材３５ｂが設けられている。上限ストッパ部材３５ｗも、フェルトのような緩衝部材により構成されており、黒鍵１１ｂの係合部１１ｂ３との当接により、黒鍵１１ｂの前端部の上方への変位を規制する。また、鍵フレーム３１の上板部３１ａの中間部上面には下限ストッパ部材３６ｂが設けられている。下限ストッパ部材３６ｂも、フェルトのような緩衝部材により構成されており、黒鍵１１ｂの前端部下面との当接により、黒鍵１１ｂの前端部の下方への変位を規制する。

また、鍵フレーム３１の上板部３１ａの下面であって反力発生部材２１ｗ，２１ｂの若干後方位置には、電気回路基板３７が上板部３１ａと平行になるように固定されている。電気回路基板３７の上面には、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂのためのドーム状の鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂがそれぞれ固定されている。鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂは、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押鍵時に、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの下面から突出させた突出部で押圧されてオフ状態からオン状態に変化して、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押離鍵操作を検出する。なお、この鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂによる押離鍵操作の検出は、楽音信号の発生制御に利用される。

次に、前記のように構成した実施形態に係る鍵盤装置の動作について説明する。演奏者が白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂを押し始めると、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂはスプリング３４ｗ，３４ｂの反力に抗して、揺動軸Ｃｗ，Ｃｂ回りにそれぞれ揺動を開始し、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの前端部が下方に変位して係合部１１ｗ３，１１ｂ３が上限ストッパ部材３５ｗ，３５ｂから離れ、その後、押圧部１１ｗ１，１１ｂ１が反力発生部材２１ｗ，２１ｂのトップ部２１ｗ２，２１ｂ２の上面の後側端部に当接する。そして、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂがさらに押されると、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの前端部がさらに下方に変位して、押圧部１１ｗ１，１１ｂ１の押圧により反力発生部材２１ｗ，２１ｂのドーム部２１ｗ１，２１ｂ１が全周に渡ってほぼ均等に変形し始める。これにより、演奏者は、スプリング３４ｗ，３４ｂによる反力に加えて、反力発生部材２１ｗ，２１ｂの徐々に増加する反力を感じ始める。この場合のドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の変形は軸心Ｙｗ，Ｙｂに対してほぼ対称である。

ただし、実際には、反力発生部材２１ｗ，２１ｂは揺動軸Ｃｗ，Ｃｂ回りに回動動作する白鍵２１ｗ，２１ｂによってそれぞれ押圧され、反力発生部材２１ｗ，２１ｂに対する白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押圧方向は白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの回動動作に応じて変化するので、前記ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の変形は厳密には軸心Ｙｗ，Ｙｂに対して対称ではない。しかし、前記押圧方向の変化は僅かであり、かつ反力のピーク時には、押圧部１１ｗ１，１１ｂ１の下面の法線が軸心Ｙｗ，Ｙｂに対して平行である状態で、反力発生部材２１ｗ，２１ｂが白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂによってそれぞれ押圧されるので、前記ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の変形は実質的に軸心Ｙｗ，Ｙｂに対して対称であるとみなしてよい。

白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂがさらに押されると、反力発生部材２１ｗ，２１ｂの反力がピークに達して、その後に、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１が座屈変形し始める。この場合のドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の座屈は、全周にわたってほぼ同時に起こる。これにより、演奏者の押鍵に対する反力発生部材２１ｗ，２１ｂの反力は急激に減少し、演奏者は明確なクリック感を感じる。なお、鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂは、この座屈よりも若干遅れて、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの下面から突出させた突出部の押圧によりオフ状態からオン状態に変化する。この鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂのオン状態への変化に応答して、図示しない楽音信号発生回路は楽音信号を発生し始める。

さらに、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂが押されると、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は突起部３１ｄ１に当接する。そして、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は、その上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面と突起部３１ｄ１との当接によるドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の変形を伴いながら、変形していく（図３（Ｂ）参照）。白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂがさらに押されると、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの前端下面が下限ストッパ部材３６ｗ，３６ｂに当接して、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの揺動は終了する。この状態では、反力発生部材２１ｗ，２１ｂの弾性変形も終了する。

そして、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂが離鍵されると、反力発生部材２１ｗ，２１ｂ及びスプリング３４ｗ，３４ｂの反力により、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの前端部は上方に変位する。この白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの前端部が上方へ変位して戻る過程においては、鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂはオン状態からオフ状態に変化して、図示しない楽音信号発生回路は楽音信号の発生停止を制御する。また、この白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの前端部が上方へ戻る過程においては、反力発生部材２１ｗ，２１ｂは原形に復帰し始める。さらに、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの前端部が上方へ変位すると、係合部１１ｗ３，１１ｂ３は上限ストッパ部材３５ｗ，３５ｂに当接して、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂは離鍵状態に戻る。そして、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押離鍵動作が終了する。

このような白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押離鍵動作による反力の変化について、図４及び図５を用いて詳しく説明する。なお、図４（Ａ）の反力発生部材２１ｗ，２１ｂにおいては、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の形状が内側に若干張り出しているとともに、ドーム２１ｗ１，２１ｂ１の下部外側端がべース部２１ｗ３，２１ｂ３に接続されている点で、上記実施形態の反力発生部材２１ｗ、２１ｂとは若干異なる。ただし、上記実施形態の反力発生部材２１ｗ，２１ｂを変形した図４（Ａ）の反力発生部材２１ｗ，２１ｂでも、次に述べる押離鍵動作による反力の変化に関しては、上記実施形態に係る反力発生部材２１ｗ，２１ｂと同じであるので、上記実施形態に係る反力発生部材２１ｗ，２１ｂの反力の変化を含めて、この変形例に係る反力発生部材２１ｗ，２１ｂの反力の変化を図４を用いて詳しく説明する。

また、図５（Ａ）は、上記実施形態及び変形例に係る反力発生部材２１ｗ，２１ｂの反力発生状態との比較のために、図４（Ａ）の反力発生部材２１ｗ，２１ｂと同じ形状の反力発生部材２１ｘを、突起３１ｄ１を設けない支持部３１ｄに固定した状態を示している。この反力発生部材２１ｘも、図４（Ａ）の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１を有するドーム部２１ｗ１，２１ｂ１、トップ部２１ｗ２，２１ｂ２、べース部２１ｗ３，２１ｂ３及び脚部２１ｗ４，２１ｂ４からなる反力発生部材２１ｗ，２１ｂと同様な、上部２１ｘ１１を有するドーム部２１ｘ１、トップ部２１ｘ２、べース部２１ｘ３及び脚部２１ｘ４からなる。

図４（Ａ）は、押鍵開始時点Ｔ１、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面が突起部３１ｄ１に当接した時点Ｔ２、及び押鍵終了時点Ｔ３における反力発生部材２１ｗ、２１ｂの変形状態を示している。図４（Ｂ）は、前記図４（Ａ）に対応させて、押鍵開始から押鍵終了までの鍵ストロークに対する反力発生部材２１ｗ，２１ｂによる反力の変化特性を示している。図５（Ａ）は、図４（Ａ）の状態に対応させて反力発生部材２１ｘの変形状態を示している。また、図５（Ｂ）は、前記図５（Ａ）に対応させて、押鍵開始から押鍵終了までの鍵ストロークに対する反力発生部材２１ｘによる反力の変化特性を示している。

この場合、反力発生部材２１ｗ，２１ｂは、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押圧部１１ｗ１，１１ｂ１により押されてドーム部２１ｗ１，２１ｂ１を弾性変形させ始めて、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１が座屈変形した後に、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面を突起部３１ｄ１に当接させ始める（図４（Ａ）の中央の図を参照）。これにより、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は、その上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の変形を伴いながら、その側部を変形させる。そして、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押鍵が終了した時点では、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は図４（Ａ）の右側の図のように変形して、変形動作を終了する。この場合、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面の突起部３１ｄ１への当接からのドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の変形量、特にドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の変形量は徐々に増加するので、反力発生部材２１ｗ、２１ｂの変形終了前におけるドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の変形量の変化が緩和される。

これに対して、図５（Ａ）に示すような突起部３１ｄ１を支持部３１ｄに設けない場合には、反力発生部材２１ｘは、そのドーム部２１ｘ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面が支持部３１ｄの上面に当接した後には、ドーム部２１ｘ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の変形をほとんど伴わないで、短時間のうちに急激に変形する。そして、反力発生部材２１ｘは、図５（Ａ）の右側の図に示すように、押し潰されて、その変形を終了する。これにより、支持部３１ｄに突起部３１ｄ１を設けない場合には、ドーム部２１ｘ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面における支持部３１ｄの上面への当接からのドーム部２１ｗ１，２１ｂの変形量は急激に増加するので、反力発生部材２１ｘの変形終了前のドーム部２１ｘ１の変形量は急激に変化する。

これにより、上記実施形態及び変形例に係る鍵盤装置においては、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押鍵操作の終了時（時点Ｔ３の直前）においては、図４（Ｂ）にて右方向の矢印を付した反力特性に示すように、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押鍵操作に対する反力は緩やかに増加する。この点は、突起部３１ｄ１を設けない場合における図５（Ｂ）にて右方向の矢印を付した反力特性との比較により明らかである。その結果、上記実施形態及び変形例によれば、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押鍵操作の終了時におけるタッチ感の変化が緩和されて、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押鍵操作感覚が良好となる。なお、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの離鍵時には、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂに対する反力は、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）にて左方向の矢印を付した反力特性に示すように、押鍵時に比べて若干小さな状態で押鍵時とは反対方向に変化する。

ｂ．変形例及び他の適用例
次に、上記実施形態の変形例及び本発明の他の適用例について説明する。上記実施形態では、突起部３１ｄ１を支持部３１ｄと一体形成するようにした。しかし、これに代えて、突起部３１ｄ１を支持部３１ｄとは別体に形成して、突起部３１ｄ１を支持部３１ｄの上面に、接着、圧入などにより固定するようにしてもよい。この場合、突起部３１ｄ１の硬さを支持部３１ｄとは独立して種々選択できるので、突起部３１ｄ１として弾力性を有する部材を用いれば、ドーム２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面と突起部３１ｄ１との当接時には、ドーム２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１と突起部３１ｄ１の両方の弾性変形を利用することができて有効である。

また、上記実施形態においては、突起部３１ｄ１を反力発生部材２１ｗ，２１ｂ（ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１）の軸心に一致させていた。しかし、これに代えて、突起部３１ｄ１を、反力発生部材２１ｗ，２１ｂの軸心から若干ずらして設けるようにしてもよい。さらに、突起部３１ｄ１を一つだけではなく、複数設けてもよい。

また、上記実施形態においては、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の座屈変形により反力発生部材２１ｗ，２１ｂの反力が急激に減少した後に、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面が突起部３１ｄ１に当接するようにした。しかし、これに代えて、突起部３１ｄ１の高さを上記実施形態の場合よりも高くすることにより、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面が突起部３１ｄ１に当接した後に、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１が座屈変形するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の軸心Ｙｗ，Ｙｂに直交する断面形状を円形にしたが、この断面形状は円形に限らず、楕円形、長楕円形などでもよい。なお、この場合も、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１は、周方向の全体に渡り、下方に向かって径方向長さを徐々に増加させた形状である。

また、上記実施形態においては、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂを回転軸を中心に揺動させるようにした例について説明した。しかし、これに限らず、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの後端に板状の薄肉部を設け、薄肉部の後端を支持部材に支持させることにより、薄肉部の弾性変形により白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂを揺動させるようにしたヒンジ型の揺動支点を利用するものでもよい。

また、上記実施形態においては、鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂとは独立して反力発生部材２１ｗ，２１ｂを設けるようにした。しかし、これに代えて、鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂを反力発生部材２１ｗ，２１ｂと同様に構成して、鍵スイッチ３８ｗ，３８ｂを反力発生部材として利用するようにしてもよい。この場合、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１を内側部分と外側部分との２段構成とし、内側部分と外側部分との間に円筒状の変形量の少ないスイッチ部分を設ける。そして、外側部分の変形により押鍵に対して増加する反力を発生するとともにスイッチ部分で基板に設けた接点を開閉するようにし、かつ内側部分の変形により座屈変形を伴う押鍵に対する反力を発生するようにするとよい。

また、上記実施形態では、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを支持部３１ｄに固定して、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押圧部１１ｗ１，１１ｂ１により反力発生部材２１ｗ，２１ｂを押圧するようにした。しかし、これに代えて、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂに固定して、鍵フレーム３１の上板部３１ａにおける反力発生部材２１ｗ，２１ｂに対向する位置に押圧部を設け、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの揺動により、前記押圧部により反力発生部材２１ｗ，２１ｂが押圧されるようにしてもよい。ただし、この場合には、反力発生部材２１ｗ，２１ｂのドーム部２１ｗ１，２１ｂ１、トップ部２１ｗ２，２１ｂ２、べース部２１ｗ３，２１ｗ３及び脚部２１ｗ４，２１ｂ４は、上記実施形態の場合とは上下が逆になる。そして、この場合も、上記実施形態における反力発生部材２１ｗ，２１ｂのドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の上部２１ｗ１１，２１ｂ１１の内面（この場合には、内面は上方を向いた面である）に対向する白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの下面に、上記実施形態の突起部３１ｄ１と同様な突起部を設ける。また、この場合には、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを別々に成形して、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂに個別に固定する必要がある。

また、上記第実施形態では、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂにより反力発生部材２１ｗ，２１ｂを直接押圧するようにした。しかし、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの揺動により連動して揺動する揺動体が間接的に反力発生部材２１ｗ，２１ｂを押圧するようにした鍵盤装置にも、本発明に係る反力発生装置は適用され得る。すなわち、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの揺動により連動して揺動する揺動体（例えば、ハンマー）を設け、揺動体に押圧部を設けるとともに、支持部材の押圧部に対向する位置に反力発生部材２１ｗ，２１ｂを設ける。そして、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを固定した支持部材側に突起部３１ｄ１と同様な突起部を設ける。これによっても、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押離鍵操作に対して、上記実施形態のような効果を期待できる。また、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを揺動体側に設けて、反力発生部材２１ｗ，２１ｂに対向する位置に押圧部を設けるようにしてもよい。この場合には、突起部３１ｄ１と同様な突起部を揺動体側に設ける。

また、上記実施形態においては、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の軸心Ｙｗ，Ｙｂが上下方向に延設されるように、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを固定する例について説明した。しかし、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の軸心Ｙｗ，Ｙｂが上下方向でない方向に延設されるように、反力発生部材２１ｗ，２１ｂが固定される場合もある。例えば、白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの揺動中心Ｃｗ，Ｃｂの近傍から白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの延設方向（すなわち水平方向）と異なる方向（例えば、直角方向）に一体的に延設する延設部材を白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂに設けて、延設部材が白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂの押鍵により延設方向とほぼ直角方向（例えば、略水平方向）に揺動するようにする。この場合、反力発生部材２１ｗ，２１ｂを前記延設部材に固定し、又は前記延設部材に対向する位置に固定すると、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の軸心Ｙｗ，Ｙｂが上下方向以外の方向（例えば、水平方向）となるように、反力発生部材２１ｗ、２１ｂは固定されることになる。また、ハンマーなどの揺動体を用いる場合にも、揺動体の揺動方向によっては、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の軸心Ｙｗ，Ｙｂは上下方向以外の方向になるように、反力発生部材２１ｗ、２１ｂは固定されることになる。要するに、本発明においては、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の開口側にて反力発生部材２１ｗ、２１ｂを支持部材に固定すればよく、軸心Ｙｗ，Ｙｂの方向に関しては、上下方向以外の種々の方向が考えられる。したがって、突起部３１ｄ１の配置に関しては、ドーム部２１ｗ１，２１ｂ１の軸心Ｙｗ，Ｙｂと交差する内面に対向した支持部材の対向面に、突起部３１ｄ１を設けるようにすればよい。

さらに、本発明に係る反力発生装置は、鍵盤装置の白鍵１１ｗ及び黒鍵１１ｂ以外の操作子にも適用され得る。すなわち、手、足などにより操作される操作子に対しても、上記実施形態及び変形例のような反力発生部材２１ｗ，２１ｂを用いて、操作子の操作に対して反力を与えるようにしてもよい。なお、この場合の操作子は、揺動中心を中心にして揺動するものに限らず、ドーム部の軸心方向に沿って平行移動するような操作子であってもよい。

１１ｗ…白鍵、１１ｂ…黒鍵、１１ｗ１，１１ｂ１…押圧部、２１ｗ，２１ｂ…反力発生部材、２１ｗ１，２１ｂ１…ドーム部、２１ｗ１１，２１ｂ１１…上部、２１ｗ２，２１ｂ２…トップ部、２１ｗ３，２１ｂ３…べース部、３１…鍵フレーム、３１ａ…上板部、３１ｄ…支持部、３１ｄ１…突起部、３２…鍵支持部、３４ｗ，３４ｂ…スプリング、Ｙｂ，Ｙｗ…軸心

Claims (3)

1. 軸心と交差する内面を有する軸心方向の一端部から軸心方向の他端部に向かって径方向長さを徐々に増加させ、かつ軸心方向の他端部を開口させてドーム状に弾性体で形成されていて、軸心方向の押圧により弾性変形して、弾性変形量に応じた反力を発生するドーム部を有する反力発生部材を備え、前記ドーム部の軸心方向の他端側にて前記反力発生部材を支持部材に固定して、操作子の操作に対して反力を発生する反力発生装置において、
   前記ドーム部の上部は下方に突出するように形成されており、
   前記ドーム部の上部の内面と対向する前記支持部材の対向面に、前記ドーム部の座屈変形後から前記ドーム部の上部の内面と当接し始め、前記ドーム部の上部の変形量を、前記反力発生部材の弾性変形が終了するまで、徐々に増加させる突起部を設けたことを特徴とする反力発生装置。
2. 前記反力発生部材は、軸心方向の押圧開始から前記ドーム部が徐々に弾性変形して弾性変形量の増加に従って反力を徐々に増加させ、反力がピークに達した後に前記ドーム部が座屈変形して反力を急激に減少させる請求項１に記載した反力発生装置。
3. 前記突起部を、前記ドーム部の軸心と一致する位置に設けるようにした請求項１又は２に記載した反力発生装置。

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