键盘技术

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IBM制造的第一款家用机械键盘

电脑键盘可以按照其按键开关所使用的技术进行分类。大部分电脑键盘有80到110个按键开关,其段落感、键程(输入字符所需的按键距离)因技术而异。

种类[编辑]

薄膜键盘[编辑]

薄膜键盘横截面。为表示清楚,对下三层厚度进行了夸大。

薄膜键盘(英語:Membrane Keyboard)经常由三层组成。顶层薄膜由一个框架支撑,其底部涂有一些导电的材料。底层中有一些断开的导电材料。当顶层薄膜被按下导致两层接触时,电路被接通。

最基本的平板薄膜键盘常见于微波炉复印机等需要防水防尘的电器。由于此类键盘没有段落感,这些电器多有按键音或按键灯提示。一些早期的个人电脑,如Sinclair ZX80ZX81Atari 400,也使用这类键盘。

后来的薄膜键盘通过修改顶层薄膜的结构和机制,提高了键程和段落感。这些键盘使用一个带柄的吸盘按下顶层薄膜。

拱形開關
拱形开关式键盘,用手指按下圆拱即接通电路
Membrane keyboard.jpg

火山口式導套

改良式導套

剪刀腳开关
剪刀式键盘结构

剪刀腳开关(英語:Scissor Switch)是在拱形開關的基础上增加了剪刀形机械支撑的键盘。

屈蹲弹簧轴(英語:Buckling-spring Switch

由IBM公司所設計與生產機械鍵盤,共有兩代。初代為Model F,於1981年推出,使用屈蹲彈簧軸並電容偵測。第二代,亦是較為出名的一代,於1985年所推出之IBM Model M Enhanced Keyboard英语Model_M_Keyboard鍵盤,此鍵盤的配位型式奠定日後所有鍵盤的基礎。據說,Model F的設計初衷就是為克服橫樑彈簧軸(英語:Beam Spring)的兩大問題:其一是軸體繁複、造價過高,其二是橫樑彈簧軸(英語:Beam Spring)軸的高度過高,不符合當時逐漸抬頭的人體工學原則。

静电容键盘[编辑]

Topre軸(英語:Topre Switch

机械开关键盘[编辑]

机械键盘(英語:Mechanical Keyboard)是一种键盘的类型,每一个按键都由一个独立的微动开关(Switch,通称为「轴」)组成,因此按键段落感较强。

机械键盘历史沿革[编辑]

鍵盤略分為三種型式:機械鍵盤、薄膜鍵盤、電容鍵盤;机械键盘于薄膜键盘之前被发明,是世界上最早使用的鍵盤型式,隨著PC的發明,機械鍵盤也隨之引進做為PC的標準輸入裝置,其盛行期約在1980至1995年,隨著橡膠帽薄膜键盘低製造成本與盛行,造价相对高昂的机械键盘逐渐被薄膜键盘所取代。

机械键盘的種類[编辑]

在機械鍵盤盛行期,依軸心可略分:IBM、ALPS、Cherry MX、MLK、Mitsumi或其他軸等。

橫樑彈簧軸(英語:Beam-spring Switch
由IBM公司設計及生產之鍵盤採用,專利於1971年申請,並於同年開始生產,至1981年左右停產。因造價高昂,採用此科技的鍵盤多應用於大型電腦之終端機或其他高階電腦,軸體下方使用電容偵測。
ALPS
日本ALPS公司所推出的機械鍵盤軸心,在機械鍵盤盛行期市占率最高,其中以BIG FOOT系列(又稱ALPS原生軸)最為廣泛使用,其外觀特色在與鍵帽接口為口字型,1985年台灣福華與ALPS公司技術合作生產鍵盤及鍵盤用開關,後推出ALPS演生軸,如ALPS簡易軸。
Cherry[1][2]
創立於1953年美國伊利諾州Cherry公司,在1984年取得專利所推出Cherry MX軸,其外觀特色在與鍵帽接口為十字型,雖有不錯的製造品質,但因成本較高,在機械鍵盤盛行期(1980-1995)Cherry銷售量遠低於ALPS,市場僅見應用於高階伺服器或 PC。
其他軸
台灣白軸,於1988年推出並取得專利,結合Cherry外觀與ALPS按壓力值的機械軸心,與鍵帽接口為十字型[3]

机械键盘的軸體[编辑]

目前市面上销售的机械键盘绝大多数使用Cherry公司的MX轴,在專利保護結束之後,開始有越來越多不同的軸體出現在市面上(如:凱華)。MX系列轴体常见的有茶轴青轴黑轴以及红轴四种,并有白轴灰轴绿轴等少見或停产轴体。

轴体类型 鍵程 觸發行程 初始压力 触发压力 段落压力 段落行程 触底压力 触发声音
青轴(MX Blue) 4-0.5mm 2.2±0.6 mm 25 cN min. 50 ± 15 cN 60 ± 15 cN 1.75mm 60 cN max.
绿轴(MX Green) 4-0.5mm 2.2±0.6 mm 25 cN min. 70 ± 15 cN 80 ± 15 cN 1.75mm 90 cN max.
奶轴(MX White) 4-0.5mm 2.2±0.6 mm 30 cN min. 70 ± 20 cN 80 ± 20 cN 2mm 90 cN max. 有(较小)
茶轴(MX Brown) 4-0.4mm 2±0.6 mm 30 cN min. 45 ± 15 cN 55 ± 15 cN 1.25mm 60 cN max. 有(較小)
白轴(MX Clear) 4-0.5mm 2±0.6 mm 40 ± 15 cN 55 ± 20 cN 65 ± 20 cN 1.25mm 100 cN max.
红轴(MX Red) 4-0.4mm 2±0.6 mm 30 cN min. 45 ± 15 cN 60 cN max.
黑轴(MX Black) 4-0.4mm 2±0.6 mm 30 cN min. 60 ± 20 cN 90 cN max.
灰轴(MX Linear Grey) 4-0.4mm 2±0.6 mm 30 cN min. 80 ± 25 cN 120 cN max.
橘轴(MX Orange) 4-0.05mm 1.9±0.4 mm 20 cN min. 45 ± cN 55 cN max.
黃軸(MX Yellow) 3.5mm 1.2±0.3 mm 20 cN min. 45 ± cN 70 cN max.
銀軸(MX Silver) 3.4mm 1.2±0.4 mm 30 cN min. 45 ± 15 cN 60 cN max.
紫軸(MX Purple) 4-0.0 1.5±mm 20 cN min. 45± cN 60 cN max.

表格说明:

  • cN (centi Newton):百分之一牛頓或厘牛顿,也叫厘牛、克力;1N=100cN。
  • 触发:开关闭合,计算机接收到键盘电子信号。
  • 总行程:开关的轴芯(十字柱)完成整个运动过程的位移长度。
  • 触发行程:轴芯部分完成触发的位移长度。
  • 初始压力:外物下按开关在轴芯即将发生位移时受到的压力。
  • 触发压力:外物下按开关到触发时受到的压力。
  • 段落压力:外物下按开关到段落点时受到的压力。
  • 触底压力:外物下按开关到底部时受到的压力。
  • 触发声音:外物下按开关到触发时的声音。

註:白軸(MX Clear)和奶軸(MX White)的中文名稱對應英文相當容易搞混,其原因在於:MX Clear相較於MX White要早進入華人市場,因為軸體是白色的,Clear這個字亦有潔淨的意思,所以MX Clear就直接翻譯為白軸。而後到的MX White則翻譯為奶軸。

霍尔效应键盘[编辑]

光学键盘[编辑]

光軸

傳統機械鍵盤需要透過金屬接點觸發,而光軸則是透過光線觸發,藉此避免傳統機械軸在按壓彈簧時的反彈跳延遲。當使用者按下按鍵時,會有一道光束立刻通過軸心,在按鍵觸發時便同步傳送對應的訊號給電腦。

現況[编辑]

近年來電玩競技盛行,機械鍵盤的獨特手感,使得機械鍵盤的關注度正慢慢回升,目前市面上常见的机械键盘,大部份使用Cherry英语Cherry (keyboards)公司(Cherry,通称樱桃)的MX机械轴(十字口),但也有少见的ALPS轴(方口)机械键盘,主要集中在低价位及少部分台湾产机械键盘上,另也有自行設計之機械軸,如Logitech推出了使用歐姆龍代工的Romer-G機械軸的鍵盤。

隨著Cherry MX軸專利過期[4],市場開始出現以Cherry MX機械軸作為設計對象之類似產品,如:凱華軸、冠泰軸、高特軸、佳達隆軸等[5],如中国的雷柏公司(RAPOO)推出过使用借鉴Cherry MX轴的TCC軸机械键盘产品。

由於原廠ALPS原生軸與簡易軸停產多年,IROCKS為複刻ALPS手感,重新設計軸體 (十字口) 並取得消音專利,於2016 Computex年推出ALPS手感自有軸。

參考資料[编辑]

  1. ^ About CHERRY. Cherry. [2015-08-29]. (原始内容存档于2015年3月17日). 
  2. ^ CHERRY机械键盘历史. Youku 优酷. 
  3. ^ 台灣黑軸與台灣白軸的樣式. 鍵談坊. [2015-08-30]. 
  4. ^ Low profile switch. [2015-08-29] (英语). A low profile switch key has a base which slidingly supports a pushbutton. The pushbutton is slidingly engaged with a plunger body by a lost motion connection 
  5. ^ 劉達仁. 新鍵軸登場 入門機械鍵盤巡禮. PCM電腦廣場. 2014-08-19 [2015-08-29]. 

外部链接[编辑]

键盘制造公司[编辑]