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你了解机械键盘吗?

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你了解机械键盘吗?

发布日期:2018-09-06 作者: 点击:

机械键盘(英文:Mechanical Keyboard)是一种键盘的类型,从结构来说,机械键盘的每一颗按键都有一个单独的开关来控制闭合,这个开关也被称为“轴”,依照微动开关的分类,机械键盘可分为茶轴、青轴、白轴、黑轴以及红轴。正是由于每一个按键都由一个独立的微动组成,因此按键段落感较强,从而产生适于游戏娱乐的特殊手感,故而通常作为比较昂贵的高端游戏外设。机械键盘pcb板

结构

键帽

ABS化学名称:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料

英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic

ABS塑料(树脂)是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物(A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯)。它应该是PC行业中应用最最广泛的材料了,机箱面板、显示器外壳、键盘鼠标等等,几乎所有地方都能见到它的身影。它有着无味道无毒害的特点,可以在极低零下40摄氏度下使用、融化温度高达217摄氏度(热变形温度为93-118摄氏度),承受冲击能力强不易变形,且绝缘性好,不容易受湿度和频率影响。

ABS材料的键帽是所有材料中最多的,当然最主要的原因就是工艺成熟价格便宜,从几十元的普通键盘到上千元的高端货都能见到ABS材料键帽。ABS键帽颜色多样,可以做成半透明的以适应背光灯需要,这是其它材料无法企及的。这种材料制成的键帽相对其它几种材质最柔软,不是非常坚硬触感温和,有一定抗打油能力,但是不如POM和PBT。

POM

化学名称:聚甲醛

英文名称:Polyoxymethylene

POM材料又称赛钢或者特灵,可见其质地坚硬。它可以稳定工作在零下40摄氏度到100摄氏度之间,相对ABS来说不够稳定达到240摄氏度的时候会分解,不过对于键盘键帽来说是不可能超过100摄氏度的,完全不用担心只要你不拿烟头烫。POM材料是一种高密度高结晶的线性聚合物,所以有着优异耐磨性,强度高绝缘耐磨。抗氧化抗腐蚀能力强。可耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及弱碱等有机溶剂。

POM材料的键帽相对ABS要少,所以原厂键盘中不多见。是一种耐用朴素的材料。无论是耐用性还是坚固程度POM都比ABS好,抗打油能力也是成倍增长,至少用两三年不会出现打油问题(打油出现因人而异)。手感上介于PBT和ABS之间。机械键盘电路板

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PBT

化学名称:聚对苯二甲酸丁二醇酯

英文名称:Polybutylene terephthalate

PBT塑料是一种更优秀的材料,它相比POM还要坚硬,整块的材料如石头一般。强度高、耐疲劳、不宜形变,高温下也不容易变化,抗老化效果非常理想,因此可以说它是最稳定的键帽材料。绝缘性优良。

PBT比较少见,但是在机械键盘圈里经常被人提起,它应该是目前最靠谱最优秀的键帽材料了,无论是抗打油、坚硬度都是一流的,抗腐蚀抗氧化效果也非常好,号称永远不打油。另外它高温环境下遇水易分解,正是因为这种特性所以专门有店铺利用水煮给PBT键帽上色,染色后的键帽颜色不脱落自然美观。当然价格也是非常昂贵的,一套37枚主按键区的彩虹色键帽要卖到一百元左右。

尼龙

尼龙这种材料在汽车、电气设备、机械部构、交通器材、纺织、造纸机械等方面得到广泛应用。最常见的就是丝袜,无论是窈窕美女还是彪悍劫匪都用得到。这种材料的键帽不是主流,但是在机械键盘中也有出售,手感温润特别像玉石的感觉。

键帽分类

电脑是在不断发展和进步着的。同样,作为耗材,外设产品和用户的关系也越来越密切。尤其键盘已成为我们接触次数最多和最常用的输入设备。键盘结构经历了机械式、塑料薄膜式、无接点静电电容式、导电橡胶式的发展历程,而键盘上字符的印刷方式也有了很大的进步和提高。

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激光蚀刻

所谓激光蚀刻就是使用激光刻字技术在键帽上灼烧出黑色的凹槽而已。因为其刻下的痕迹是线性的,所以常见的激光蚀刻键盘上的箭头等都是空心的。

市面上众多的白色键盘基本都是使用的这一键帽技术,主要是厂家看中了它的成本低廉,尽管其生产线价格高昂,但其日产量是其它印刷方式的十倍以上,而且由于是烧刻的字迹,所以不需要任何其他措施就能有很清晰牢固的字迹。 其大规模另一个原因就是比较环保,不会有有害的生成物产生。

但激光蚀刻也有几个致命的缺陷,这也决定了它不能用于高档键盘的生产。首先,由于激光蚀刻属于蚀刻,而没有使用油墨,所以只能印出单一的黑色字体,这样在高档键盘上常有的多色套印设计就无法做到;其次,高档键盘出于对外观设计和耐用性的需要,大多使用了非白色系的颜色设计,并在键帽材料中添加了耐磨性的填料,但由于激光蚀刻的自身特性,使得它在非白色系和添加了其它填料的键盘上不能蚀刻出理想的清晰字迹;最后,激光蚀刻机的结构设计和编程方式使得它最好用来制造标准键位设计的键盘,人体工学等非标准结构的产品很难在普通的激光蚀刻机上印刷出来。正因如此,所以在大厂的产品生产线上,激光蚀刻只是被用在中低档的生产线上以利用其生产速度快、成本低的优势;而在高档产品生产线上,由于有更高的印刷品质要求,所以只能继续使用传统的高成本的油墨印刷法。

移印法

移印法是相当古老的一种键帽印刷方式,因其不太实用且效率较低,已经废弃,不再使用。

移印法就是使用一组字母铅字作为原始字模,通过自动机械将其上面刷上油墨以后,再将一组软橡胶块压在其上面,这样抬起橡胶块的时候,字迹油墨就会转移到橡胶块上,然后再将橡胶块移到空白键盘上,将橡胶块一压,油墨就被印到了键盘上。

在照相排版技术出现以前,书籍、报纸和杂志等都是这样印出来的。与激光蚀刻和丝网印刷相比,移印法没有任何印刷条件的限制,可以用来印刷任何一种形式的键盘。但是移印法的缺点也很明显,它的印刷速度极慢,印一个键盘的时间几乎可以让10多个激光蚀刻的键盘走下流水线。所以,除了那些买不起激光蚀刻机的小厂没有办法只好用这种没有任何技术要求的印刷方式以外,键盘生产大厂一般只用它来印刷那些不计成本的高档产品。其次由于其印刷工艺的影响,在移印法印刷的键盘上进行覆膜要比丝网印刷困难得多,所以很多使用移印法印刷的键盘并没有进行覆膜,而是通过研究油墨的成分提高印刷的牢固程度来增强键盘的寿命。

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丝网印刷

其原理就是将一个特制的丝网覆盖在空白的键盘上,其中有字迹的地方被镂空,然后将油墨从上面刮过,这样在镂空的部分就会印上字迹。

丝网印刷的特点是可以在印刷完字迹以后再用特制的丝网刷上一层塑胶,在干涸以后就会形成一层覆盖在印刷字迹上的塑料保护膜,可以阻止长时间使用对字迹的磨损,这也就是通常所说的键盘覆膜技术。该塑胶的英文专业术语为:Coating

与激光蚀刻相比,丝网印刷可以通过多块丝网的反复套印自由印刷出多种颜色,而且也没有对键盘材质的要求限制。但由于其印刷方式的限制,仍然不能印刷形状过于复杂的键盘。

含浸印刷

含浸印刷(又叫热升华法),是一种和普通的油墨印刷截然不同的印刷方式,它使用的并非是常见的液体状颜料类油墨,而是固体树脂类油墨。这种油墨在高温下会升华成气态,以气态分子形式渗入可渗透性的印刷品表面后凝华,从而与印刷表面在物理层面上成为一个整体,而不仅仅像普通颜料类油墨那样“粘”在印刷表面上,所以其印刷的牢固性极高。而且树脂类油墨先天在光泽、形态等方面更为优秀。

含浸印刷最常见的就是陶瓷杯“烤印”照片的服务。含浸印刷用于键盘印刷时,油墨会完全“渗入”按键的PBT及ABS塑料内层,所以几乎是不可能被磨掉的,而且含浸印刷的文字极具立体感和光泽度。但含浸印刷的过程比普通颜料油墨印刷实在复杂太多,而且成本极高,所以目只有RealForce键盘使用这种印刷方式。

激光填料法

激光填料法的原理有点类似“纹身”,纹身就是用针在皮肤上纹出细细的纹路,然后用颜料填涂,这样颜色就会渗入皮肤的纹路,以后就不会被水洗掉或磨掉。而激光填料技术也是如此,先用激光蚀刻技术印刷一遍文字(但要比通常激光蚀刻印得浅一些,以保证表面的平整),然后使用油墨印刷方式进行二次印刷,这样固化的油墨就会渗入激光留下的刻痕并留在其中,此后就不会轻易被磨去了。

使用激光填料技术印刷的键盘,由于经过了油墨的二次印刷,所以就弥补了激光蚀刻字体不好和不能印刷彩色的缺陷,而由于有激光的刻痕作为基础,其牢固性要远远高于单纯的油墨印刷。个人认为,这种键帽处理方法是激光蚀刻和油墨印刷的结合体

镂空印字法

首先说明一点这种方法在手机的键盘上几乎全都是用这种方式印刷的。且只有APPLE的一些笔记本键盘使用过这个印字方法。

这种印刷方式说起来很简单,就是使用透明材料制造按键,然后用不透明的涂料覆盖按键表面后,按照文字的样子将表面镂空成“阴文”。如果将不透明涂料涂在按键内侧不接触手指的一面,那么文字自然就会变得永不磨损。 其实,苹果电脑使用这种印刷方式的主要目的并不是为了字迹牢固,而是为了美观。因为这种镂空出来的字体由于是“刻”出来的,所以要比油墨印的更加清晰明快,而且像手机键盘一样,镂空文字的按键下面可以安装背光电路,使得笔记本键盘像手机键盘一样具有绝佳的背光效果。

但镂空印字法的缺陷也很明显,这种透明材质在用于制造键盘时,其弹性、硬度、耐磨度都先天不及普通键帽材料。实际上,不管是不是使用镂空文字印刷,透明键帽材质至今没有一种在触感上赶得上传统的黑白ABS塑料。

二色成形

二色成型是利用模具将两种不同颜色的塑料结合在一起,利用两种塑料颜色的差异性来显示字体。

二色成形的优势在于字体颜色鲜艳、耐用度高、不易有掉字的现象,制造技术好的话键帽触感表现就会十分不错。缺点则是难表现出较细的文字、颜色种类单调、笔画复杂度低,而且其制造的固定成本昂贵。

机械轴

作为机械键盘的核心组件,Cherry MX机械轴仅仅是作为机械轴的代表,除此之外,还包括Cherry ML机械轴、Cherry MY机械轴、ALPS机械轴、台湾白轴(非常罕见)等种类。但是由于Cherry MX轴被广泛地认可,所以若不特意提及轴体种类,通常都是指Cherry MX机械轴。首先给大家分别介绍一下这些轴的来历和特点。

Cherry MX机械轴被公认为是最经典的机械键盘开关,特殊的手感和黄金触点使其品质倍增,而MX系列机械轴应用在键盘上的主要有5种,通过轴帽颜色可以辨别,分别是青、茶、黑、红、白(市面已很少见),手感相差很大,可以满足不同用户各种需求。从结构上来看,MX轴分单柱底座结构和三柱底座结构的,就是在轴的底部,有些轴是单柱结构,有些轴是三柱结构。后者在PCB电路板上可以保证更加稳定。从轴的内部导线来分,有些轴内部导线有二极管,而有些轴内部导线没有,比如Cherry 1965就采用了有二级管导线的茶轴,这类轴成本较高。再从是否设计有LED灯可将MX轴分为有灯和无灯两类,绚丽多彩的DECK发光键盘和某些可发光的特殊按键就是采用这种机械轴。将Cherry MX机械轴拆解之后,大家可以看到它的结构和组成部分,底座、轴帽(以它的颜色来分辨轴的类型)、轴帽固定卡、弹簧、金属支脚和触点金属片。如果是有LED灯的轴,还有LED灯。而MX机械轴的不同之处主要来自轴帽的结构和弹簧的长度和圈数。青轴与绿轴的轴帽是独特的双层结构,这也是这两种轴最具机械特性的一个因素。其余所有轴帽都是一体结构,但是开关帽与金属片接触的凸起部分并不相同,这是除弹簧之外影响手感的另一个主要因素。

CHERRY各种轴按下过程图解

从压力克数指数来看,青轴=茶轴<黑轴<白轴,从上文机械轴的介绍中可以通过压力克数指数更直接的看到这一点,所以在按键感觉上,茶轴和青轴键盘最轻松,而黑轴键盘按键需要的力度就是变大,而白轴会更大。

CHERRY各种轴按下过程图解(黑轴、红轴、茶轴、青轴、白轴):

不同轴的应用

机械式键盘与薄膜式键盘的差异对于一般人来说,所谓的机械式键盘,就是打起来会嗒嗒作响,有click声音感受的键盘。事实上这样的说法并不全是对的。因为,打起字来,声音会很大的键盘,并不见得是机械式键盘,反之,薄膜式键盘也不见得都是打起来就是没有声音的。手感如何,声音大小,其实不完全由键盘的原理来决定,是取决于厂商要做什么样的机构与设定,正如下压克数要轻要重,也是一样的道理。就实际情况,机械式键盘的确有极大的比例是有声音的,而薄膜式键盘有极大的比例是无声的。(有声与无声只是一种比较,而非真正一点声音都没有)

各种轴体的应用场景因人而异,了解了四大主要轴体的特点后可以根据自己的使用需要来选择。

黑轴的操作压力在58.9g±14.7g,是四大主要轴体中操作压力最大的轴,相对于一般用户,打字、按压起来是比较费劲的,特别是刚刚从薄膜键盘转过来的用户并不一定会很适应。所以并不适合普通,特别是女性用户或者需要大量输入的用户,但同时黑轴又是四大主要轴体中,声音最小的轴体,对于周围人的影响也最小。

红轴的操作压力在44.1g±14.7g,是四大主要轴体中操作压力最小的轴体(同茶轴),可以说非常合适一般和输入量很大的用户,特别是女性用户,并且声音适中,但其缺少了“段落感”,又让人感受不到机械键盘独特的打字手感,甚至很多用户体验过后觉得打字手感与薄膜键盘手感类似。

青轴的操作压力在58。9g±14。7g,是四大主要轴体中压力最大的轴(同黑轴),打字、按压起来有一种独特的“段落感”,可以理解为:按压到一半后,要继续按压到底,就要增加按压压力,同时会产生一声脆响,所以青轴可以说是最具“机械键盘”特色的主要轴体,啪啪啪的打字声既有节奏感,又让用户感觉到一种欢愉,但同时,啪啪啪的打字声却会成为周围人的噩梦,可以说,青轴是成于清脆,也败于噪声。

茶轴的操作压力在44.1g±14.7g,是四大主要轴体中操作压力最小的轴体(同红轴),打字、按压起来也和青轴一样有一种独特的“段落感”,但是手感和声音相较于青轴而言偏“肉”,按压力度没有青轴那么大,产生的噪声也适中,可以说非常合适一般和输入量很大的用户,特别是对于第一次接触机械键盘,又想体验机械键盘的独特手感,又怕引起周围人的愤怒的小白用户,一把茶轴机械键盘是你很好的选择。

薄膜式键盘之所以被称为薄膜式键盘,机械式键盘之所以被称为机械式键盘,所根据的来源,并不在于打字的感受,而是以键盘内部Switch原理来做分类。所谓的机械式键盘,在底部有PCB板,上面是由100多颗独立的Switch来进行讯号触发的动作。而所谓的薄膜式键盘,switch是由三层薄膜所组成,与机械式键盘架构是完全不同的。

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