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 パソコン選びにおいて、デスクトップPC、ノートPCを問わず、使用者の手に合ったキーボードを選ぶことは重要だ。キーボードの仕組みや仕様を理解することは、キーボードを選ぶうえで欠かせない。しかし、キーボードの種類について、詳細を理解していない人も多いことだろう。キーボードの基本的な機構について把握したうえで、ここ数年でのトレンドを確認しよう。

キーの押下を判定する3方式

 キーボードのキーを指で押すと、キーが沈み込む。こうした沈み込みによって、内部に組み込まれた電極などの接点が触れ、キーが押下されたことが判断される。そして、押下したキーから指を離すことで、バネなどによって、キーは元の位置へと戻る。これがキーボードの種類を問わずに、共通する大まかな仕組みだ。

 しかし、どうやってキーの押下を判断するのか、どうやって元の位置までキーを戻すのか、という2点はキーボードによって差がある。具体的には、「メカニカル式」「メンブレン式」「静電容量無接点方式」の3つの仕組みがあることを知っておきたい。

メカニカル式の仕組み。押下によってキーに伴うスイッチの接点が触れる
メカニカル式の仕組み。押下によってキーに伴うスイッチの接点が触れる
(出所:井上 晃)
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 1つ目のメカニカル式は、金属製のバネによって支えられたキーを押下することで、内部に組み込まれた電極などが触れる仕組みだ。こうした機械的なスイッチがキーごとに備わっており、それぞれのキーが独立しているため、1つのキーが壊れた場合にも、修理が行いやすいのが特徴だ。ストローク(キーが沈み込む幅)が深いため、しっかりした打鍵感を備える傾向も強い。自作キーボードやゲーミングキーボードなどでは、このタイプが多い。

 なお、スイッチやバネの種類によって、キーがONになる深さである「アクチュエーションポイント」の深さ(1.5~2.2mmなど)や、キーを押し込んだときの反発である「荷重」の重さ(30〜80gなど)などは変わってくる。なお、スイッチの種類には、「リニア」「タクタイル」「クリッキー」「スピード」などがある。

メンブレン式の仕組み。押下によって、膜の隙間がなくなり、膜上に設置された接点が触れる
メンブレン式の仕組み。押下によって、膜の隙間がなくなり、膜上に設置された接点が触れる
(出所:井上 晃)
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 2つ目のメンブレン式は、隙間を挟んで2枚の膜(メンブレン)を設置し、キーを押下することで、その隙間を潰して2つの接点を接触させる方式だ。このメンブレン式にはいくつかの種類があり、バネとしてどんな機構を使っているのかで名称が変わってくる。例えば、バネにドーム状のシリコンを使う「ラバーカップ式」、ひし形のスプリングを使う「パンタグラフ式」などは、このメンブレン式の一種に含まれる。

 メンブレン式はメカニカル式に比べてコストを抑えやすく、搭載する製品は多い。特にパンタグラフ式のキーボードは薄く、軽い打鍵感を再現できることもメリットだ。しかし、キーが独立していないので、どこかのキーが故障した場合には、キーボード全体を交換する必要が出てくる。

静電容量無接点方式の仕組み。押下によって円すいバネ(コニカルスプリング)が沈み、それに伴って生じる静電容量の変化を検知する
静電容量無接点方式の仕組み。押下によって円すいバネ(コニカルスプリング)が沈み、それに伴って生じる静電容量の変化を検知する
(出所:井上 晃)
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 3つ目の静電容量無接点方式は、押下しても物理的に電極が接触するスイッチがあるわけではない。その代わりに、電極同士が接近することで、変化する静電容量(蓄えられている電荷の量)を読み取って、押下を判断する仕組みだ。検知する値をカスタマイズすることで、どの時点でキーが押されたと判断するのか調整できるのが特徴。そのため、高級製品で採用されていることが多い。