键盘技术
电脑键盘可以按照其按键开关所使用的技术分类。大部分电脑键盘有80到110粒按键开关，其分段感／段落感、键程（输入字元所需的按键距离）因技术而异。
种类
[编辑]薄膜键盘（英语：Membrane Keyboard）
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薄膜键盘常由三层组成。顶层薄膜由框架支撑，底部涂有导电材料；底层有断开的导电材料，按下顶层薄膜使两层接触时，电路接通。
最基本的平板薄膜键盘常见于微波炉、复印机等需防水防尘的电器。此类键盘没有分段感，多以按键音或按键灯提示代替。Sinclair ZX80、ZX81、Atari 400等早期个人电脑也采用这类键盘。
后来的薄膜键盘通过修改顶层薄膜的结构和机制，提高了键程和分段感。这些键盘使用一个带柄的吸盘按下顶层薄膜。
- 拱形开关
火山口式导套
改良式导套
- 剪刀脚开关（英语：Scissor Switch）
剪刀脚开关是在拱形开关的基础上增加了剪刀形机械支撑的键盘。
- 屈蹲弹簧轴（英语：Buckling-spring Switch）
由IBM公司所设计与生产机械键盘，共有两代。初代为Model F，于1981年推出，使用屈蹲弹簧轴并电容侦测。第二代，亦是较为出名的一代，于1985年所推出之IBM Model M Enhanced Keyboard键盘，此键盘的配位型式奠定日后所有键盘的基础。据说，Model F的设计初衷就是为克服横梁弹簧轴（英语：Beam Spring）的两大问题：其一是轴体繁复、造价过高，其二是横梁弹簧轴（英语：Beam Spring）轴的高度过高，不符合当时逐渐抬头的人体工学原则。
静电容键盘
[编辑]- Topre轴（英语：Topre Switch）
以电容变化侦测按键是否按下。
机械开关键盘
[编辑]机械键盘（英语：Mechanical Keyboard）按键都由独立微动开关（Switch，通称“轴”）组成，部分设计焊在电路板，部分为热插拔（hotswap、hot swap），方便无需焊接换轴；而轴（按键）依触感可大致分为分段轴（或称段落轴；tactile；按到某个位会突然感到阻力增大，之后才回复之前的小阻力直到按尽）和线性轴（linear；直上直下、无分段），取决于轴体设计。
历史沿革
[编辑]键盘略分为三种型式：机械键盘、薄膜键盘、电容键盘；机械键盘在薄膜键盘之前发明，是世界上最早使用的键盘型式，随着PC的发明，机械键盘也随之引进做为PC的标准输入装置，其盛行期约在1980至1995年，随着橡胶帽薄膜键盘低制造成本与盛行，造价相对高昂的机械键盘逐渐由薄膜键盘取代。
种类
[编辑]在机械键盘盛行期，依轴心可略分：IBM、ALPS、Cherry MX、MLK、Mitsumi或其他轴等。
- 横梁弹簧轴（英语：Beam-spring Switch）
- 由IBM公司设计及生产之键盘采用，专利于1971年申请，并于同年开始生产，至1981年左右停产。因造价高昂，采用此科技的键盘多应用于大型电脑之终端机或其他高阶电脑，轴体下方使用电容侦测。
- ALPS轴
- 日本ALPS公司所推出的机械键盘轴心，在机械键盘盛行期市占率最高，其中以BIG FOOT系列（又称ALPS原生轴）最为广泛使用，其外观特色在与键帽接口为口字型，1985年台湾福华电子公司与ALPS ELECTRIC公司技术合作生产键盘及键盘用开关，后推出ALPS衍生轴，如ALPS简易轴。由于当时机械键盘市场已大多由廉价的薄膜键盘取代，后期ALPS ELECTRIC公司退出键盘市场并结束与台湾福华电子公司[1]，最终Alps SKBL/SKBM系列简易轴由台湾福华电子公司生产至2012年停产。
- Cherry（MX系列）轴[2][3]
- 创立于1953年美国伊利诺伊州Cherry公司，在1984年取得专利所推出Cherry MX系列轴，其外观特色在与键帽接口为十字型，虽有不错的制造品质，但因成本较高，在机械键盘盛行期（1980－1995）Cherry销售量远低于ALPS，市场仅见应用于高阶服务器或PC。由于未曾退出键盘市场，同时自电竞文化兴起带动玩家对机械键盘的需求，许多厂商推出新机械键盘并采用Cherry MX系列轴作按键。
- 另一方面，Cherry MX系列轴专利是在1980年代注册，2003年过期，其他公司可合法使用其设计以生产类似甚至相同设计的轴体，如中国东莞凯华电子公司[4]、中国惠州佳达隆电子公司[5]、中国东莞高特电子公司[6]等。
- 其他
- 台湾白轴于1988年推出并取得专利，结合Cherry外观与ALPS按压力值的机械轴心，与键帽接口为十字型[7]。
机械键盘的轴体
[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，专利保护结束后，开始有越来越多不同的轴体出现在市面上（如：凯华）。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、绿轴等少见或停产轴体。
| 轴体类型 | 键程 | 触发行程 | 初始压力 | 触发压力 | 分段压力 | 分段行程 | 触底压力 | 触发声音 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 青轴（MX Blue） | 4-0.5毫米 | 2.2±0.6毫米 | 最小25 cN | 50±15 cN | 60±15 cN | 1.75毫米 | 最大60 cN | 有 |
| 绿轴（MX Green） | 4-0.5毫米 | 2.2±0.6毫米 | 最小25 cN | 70±15 cN | 80±15 cN | 1.75毫米 | 最大90 cN | 有 |
| 奶轴（MX White） | 4-0.5毫米 | 2.2±0.6毫米 | 最小30 cN | 70±20 cN | 80±20 cN | 2毫米 | 最大90 cN | 有，但甚小 |
| 茶轴（MX Brown） | 4-0.4毫米 | 2±0.6毫米 | 最小30 cN | 45±15 cN | 55±15 cN | 1.25毫米 | 最大60 cN | 有，但甚小 |
| 白轴（MX Clear） | 4-0.5毫米 | 2±0.6毫米 | 40±15 cN | 55±20 cN | 65±20 cN | 1.25毫米 | 最大100 cN | 无 |
| 红轴（MX Red） | 4-0.4毫米 | 2±0.6毫米 | 最小30 cN | 45±15 cN | 无 | 无 | 最大60 cN | 无 |
| 黑轴（MX Black） | 4-0.4毫米 | 2±0.6毫米 | 最小30 cN | 60±20 cN | 无 | 无 | 最大90 cN | 无 |
| 灰轴（MX Linear Grey） | 4-0.4毫米 | 2±0.6毫米 | 最小30 cN | 80±25 cN | 无 | 无 | 最大120 cN | 无 |
| 橘轴（MX Orange） | 4-0.05毫米 | 1.9±0.4毫米 | 最小20 cN | 45±cN | 最大55 cN | |||
| 黄轴（MX Yellow） | 3.5毫米 | 1.2±0.3毫米 | 最小20 cN | 45±cN | 最大70 cN | |||
| 银轴（MX Silver） | 3.4毫米 | 1.2±0.4毫米 | 最小30 cN | 45±15 cN | 最大60 cN | |||
| 紫轴（MX Purple） | 4-0.0[需要解释] | 1.5±？毫米 | 最小20 cN | 45±cN | 最大60 cN |
表格说明：
- cN（centinewton）：百分之一牛顿、厘牛顿，也叫厘牛；1N=100cN。克力（gramforce、gf）是相似单位，但其值稍微不同：1gf为0.980665cN；1cN为1.019716213gf。[8]
- 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）完成整组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。
- 分段压力：外物下按开关到分段点时受到的压力。
- 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。
注：白轴（MX Clear）和奶轴（MX White）的中英文名相当易混，MX Clear轴体白色，Clear亦有洁净之意，且先进入华人市场，MX Clear就译为白轴，后到的MX White则译为奶轴。
霍尔效应键盘
[编辑]霍尔效应键盘用霍尔元件来触发感应磁场，其轴体内部与传统机械轴体类似，但无金属拨片互相摩擦接触来触发，使用寿命较长，噪音较小，但因为没有金属拨片，所以也没有敲击时的段落感，其原理是用霍尔效应来检测轴体内部的磁场变化来触发，最大特点是搭配驱动软件后可编程的触发行程，但制造成本较高，较传统机械键盘贵。
光学键盘
[编辑]传统机械键盘以金属接点触发，而光轴则以光线触发，借此避免传统机械轴在按压弹簧时的反弹跳延迟。按键时，光束通过轴心，按键触发时同步传送讯号给电脑。
现况
[编辑]近年来电玩竞技盛行，机械键盘的独特手感使机械键盘的关注度正慢慢回升，目前市面上常见的机械键盘，大部分使用Cherry公司的MX机械轴（十字口），但也有少见的ALPS轴（方口）机械键盘，主要集中在少部分台湾产机械键盘上，另也有自行设计之机械轴，如罗技推出了使用欧姆龙代工的Romer-G机械轴的键盘。
随着Cherry MX轴专利过期[9]，市场开始出现凯华轴、冠泰轴、高特轴、佳达隆轴等以Cherry MX机械轴作设计对象之类似产品[10]，如中国的雷柏公司（RAPOO）推出过使用借鉴Cherry MX轴的TCC轴机械键盘产品。
由于原厂日本ALPS原生轴与简易轴停产多年，iRocks为复刻ALPS手感，重新设计轴体（十字口）并取得消音专利，2016年Computex推出ALPS手感自有轴。
参考资料
[编辑]- ^ About ALPS - History. [About ALPS] History. ALPS ELECTRIC CO., LTD. 2016-10-20 [2022-08-02]. 原始内容存档于2016-10-20.
- ^ About CHERRY. Cherry. [2015-08-29]. （原始内容存档于2015年3月17日）.
- ^ CHERRY机械键盘历史. Youku 优酷. [2015-08-28]. （原始内容存档于2019-12-08）.
- ^ 凯华 Kailh KT传统轴. [2022-08-02]. （原始内容存档于2022-05-20）.
- ^ 佳达隆 Gatreon 机械键盘轴开关. [2022-08-02]. （原始内容存档于2021-09-18）.
- ^ 高特 Outemu MX键盘开关. [2022-08-02]. （原始内容存档于2021-03-02）.
- ^ 台灣黑軸與台灣白軸的樣式. 键谈坊. [2015-08-30]. （原始内容存档于2015-04-25）.
- ^ Convert Gram-force to Centinewton. www.unitconverters.net. [2024-03-03]. （原始内容存档于2024-03-03）.
- ^ Low profile switch. [2015-08-29]. （原始内容存档于2016-08-30） （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
- ^ 刘达仁. 新鍵軸登場 入門機械鍵盤巡禮. PCM电脑广场. 2014-08-19 [2015-08-29]. （原始内容存档于2019-09-24）.
外部链接
[编辑]- CHERRY MX开关的数值解析（页面存档备份，存于互联网档案馆）（简体中文）
- 机械键盘轴的区别（页面存档备份，存于互联网档案馆）（简体中文）
- Cherry MX White（页面存档备份，存于互联网档案馆）