富士通の板バネ式メカニカルキーボードについてのまとめページ -- 構造の解説

ここからは、内部構造について詳しく説明します。尚、各部位の名称はFKB2500のカタログと概ね揃えてあります。

一般的なメカニカルキーボードでは、ここで言うスイッチとスライダハウジングが一体化している構造のものが主流ですが、DINタイプのブロックキーボードでは、このようにそれぞれが完全に別パーツになっていて、取り付けも別々に行われているのが特徴です。

これによって、基板～スライダハウジング～取付パネル間の締結の仕方も大きく違っていて、前者ですとパネルにはめ込まれたスイッチをハンダ付けすることで固定するのが主ですが、このキーボードではその方法だとパネルの固定ができませんので、パネルに取り付けられた一部のスライダハウジングを基板ごとビス止めすることで行っています(スライダハウジングが取付パネル～基板間のスペーサを兼用しています)。よって、前者では不調スイッチ・スライダの交換などが面倒ですが、このキーボードにおいては、ビス止めされていないスライダハウジングをカンタンに取り外すことが可能です(フタを開ける必要すら無い)。気が利くスイッチだとパネルに取り付けたまま開封できるようになっているものもあるようですが、スライダの交換・清掃に関してはそれを上回るメンテ性を実現しています。また、ビスを全部外してしまえば基板を簡単に露出させることができますので、スイッチの交換なども割とラクチンです。

このキーボードは歴史が長いこともあって、構成部品に多様なバリエーションが存在することが確認されています。同一構造ながら幅広い個性が見受けられるのも、このキーボードの醍醐味かもしれません。ここからは、その差異を生み出している要因たる各構成部品について説明していきたいと思います。

主にABS樹脂が使用されているようです。とにかくこれが黄ばみやすくテカリやすくてですね…改良を強く欲します。サブリメーション印刷を行うものは別の材質が使われているようです(曰く、ポリエステル系樹脂…ようはPBTだよね? 唯一これだけ黄ばみ・テカリ耐性があります)。

スライダとの結合部分は、キートップ側の凹部にあるツメやデッパリで、スライダをパチッとくわえさせることで行います。相手のスライダによっては、手で引っ張ると簡単に外せるものもありますが、それで外れない場合も、マイナスドライバと隣のキーを使って「てこの原理」で外す方法や、キートップ引き抜き工具を使う方法で外せます(まれに嵌合が良すぎて、スライダごとスライダハウジングから外れてしまう場合がありますので注意してください。力をかける方向を90°ずらすと回避できることが多いです)。キー幅は約19ミリですが、背が高いデザインが多いので、引き抜き工具を買う際は注意が必要です。

とにかく目茶苦茶バリエーションが豊富です。単にデザインが違うだけでなく、製法が変わったことによる変化なども観測されています。これを直列的に分類しているとキリが無いので、本項では、いくつかの着目点毎に分類し(デザイン、印字方法、成形ルール)、その組み合わせで各キーの構造を表現できるようにしようと思います。尚、いずれも公式の呼称は全て不明ですので、分類に際してはこちらで適当に命名しておきました。

デザインによる分類

印字方法による分類

成形ルールによる分類

キートップを支え、キースイッチを押す白い部品です。写真の黒い部品はスライダハウジングです(外すのが大変だったので…)。

これも多くの種類があるようです。形状が違うのはみれば判る通りですが、材質も違うものが存在しています。上記写真の左側から、

1. PBT(ポリエステル樹脂)?
2. POM(ポリアセタール)
3. PTFE(フッ素樹脂)

ではないかと判断しましたが、本当にこの素材かどうかの確証はありません。右側のものほど触るとぬるつくような(摩擦が少なそうな)印象を受けます。素材の柔らかさ(弾力性?)も、右側のものほどある印象です。以降は、便宜的にこの素材名で呼称します。

これらの違いから、このキーボードの打鍵感覚はこの部品でかなり大きく変化します。特に、底付きはスライダとスライダハウジングが当たることで発生する為、スライダは打鍵感触においてかなり重要なポジションを占めるのです。それぞれの形状に特に名称等がある訳ではなさそうなので、とりあえず便宜的に、形状・素材の観点からそれぞれ分類し、その組み合わせで各スライダの構造を表現できるようにしようと思います

外観	名称	素材	採取元	説明
	非静音タイプ	POM	FMR60KB101など	多分これが基本形なのでしょう。 打鍵感触としては、スムーズな動きで、押し切った時の底つき感が非常に明確に感じられます。また、強く底付きさせるとスライダが「キンッ」と鳴るため、明確さをより増幅させてくれます。接点のクローズ音と組み合わせると心地良いです。 軽い板バネと組み合わせたものは他に類が無いほど爽やかで軽快なタッチです。個室で使う分には大変宜しいですが、公共空間やオフィス等で使うと少々うるさいかも(特に、シャーシ側で音が響くような作りにしているものの場合)。
	非静音タイプ(初期型)	POM	FKB2500	上とほとんど同一ですが、微妙に形が違う(上部の凹凸)ので、一応別枠としておきます。打鍵感触もほとんど同一です。
	静音タイプ	PTFE	FMV-KB211など	打鍵音が静かになるようにダンパが成形されたタイプです(天面の腕2箇所。こちらが先にスライダハウジングに当たることで、衝撃を和らげている)。 そのついでなのかは知りませんが、使用されている樹脂が大幅に削減されています。裏からみると分かりやすいのですが、非静音タイプと比べるとかなり空洞状になっています。比較用の写真(非静音、静音)をご覧下さい。 打鍵感触としては、スムーズな動きに関してはより強化されているものの、底つき感がヌルくなっており、非常にソフトなタッチになりました。また、ダンパの効果によって底付き時の音がほとんどなくなり、メカニカルキーボードと思えないほど打鍵が静かです。また、弾力性が増した為かキートップが外れやすいです。 非静音タイプと比べると相当打鍵感覚が変わっているため、あちらのスライダを採用したキーボードを絶賛されている方々には、全く受け入れ難いかもしれません(汗 一方、OASYS-30系(BOXタイプ)や90年代以降のFMRシリーズ等を触ってきた方には、比較的慣れ親しんだ感覚のタッチではないかと思います。
		PBT?	FMV-KB611(03A)など	静音タイプの材質変更版です(固いプラスチックになりました)。これに伴い、スライダハウジングからの抜け止め部分がツメ型から板バネ型に変わりました。 打鍵感触としては、余計に軽くなったという感じでしょうか(サクサクしているというか)。また、これまで同様スムーズな動きであるものの、少々｢カサカサ｣という音を放つようになりました。剛性があるせいか、ダンパの静音効果は少し落ちているように感じます。よって、通常の静音タイプと同一形状でありながら、意図的に大きな打鍵音を出すこともできます(スライダハウジングへの当て方次第です)。その点に関しては、通常の静音タイプよりもバランスが良いと思います。
-		POM	(FMR-30BXなど)	メンブレン板バネキーボードでは、非静音タイプと同じ素材とみられる静音タイプが使用されていました。一応スライダまではDINタイプと同じ構造という認識ですので、こちらに記載しておきます。
	ハイプロファイルタイプ	POM	FACOM6130KF1など	ハイプロファイル形のキートップを取り付ける為のもので、天面が高く && 少し傾斜しています。使用感は通常の非静音タイプとあまり変わりません。
		PTFE	OAKB-201など	ハイプロファイルタイプの材質変更版です(ヌルさがさらに増した)。スライダハウジングからの抜け止め部分がツメ型から板バネ型に変えられています。 静音化を狙ったような変更ではないはずですが、抜け止め部分の形状変更でキー戻り時の鳴きが少し減ったのか、素材の変更が効いているのか、少々打鍵が静音になったような印象です(底付きの感触はしっかりしています)。

スライダを取付パネルにマウントするための、プラスチック製の部品です。また、ビス用の穴を有しており、取付パネルごと基板と締結するための役割や、その際に基板とパネルのクリアランスを担保するためのスペーサとしての機能も兼用しています。

ビス止めは全てのハウジングで行っている訳ではなく、一部のものだけで行うことで手間を省いているようです(よって、ビス止めの対象となったハウジングについては、ビスを外さないと交換することができません)。写真ではビス穴が見えない位置になってしまったのですが(汗)、右側写真の突起の向こう側、左側写真の突起の手前側に存在します。また、基板と固定されているキーは打鍵音の響き方が少し変わります。

シフトキー等長いキーには金属製のスタビライザが装着できる亜種が、FMV-KB101のLED付きキーの部分には基板上の光を通す亜種が、それぞれ使われています(写真のものは普通のキー用です)。また、ハイプロファイル形/旧形状形のキートップを採用している箇所では、筒部の長さが若干長いもの(+0.5～1mm程度)が使用されています。

また、うちのFKB2500も他と若干異なる形のものが使われています(旧形状?)。

基本的にスライダとスライダハウジングは「はめ殺し」の扱いのようですが、スライダを引っ張りながら、ウラからスライダのツメ部をマイナスドライバ等で押してやると取り外すことができます。嵌合がきつい場合は取り外しに難航する場合があります。スライダ交換の場合は、ハウジングにはめた状態のままハウジングごと交換したほうが楽だと思います。

スライダハウジングと取付パネルの締結は、ハウジング側のツメで止める構造です。通常の形状であればマイナスドライバで片方ずつ外すことで簡単に取れるのですが、旧形状の方ではツメの下部が大きく、片側のツメを外した状態で斜めにすると取付パネルに干渉してしまう為、取るのが大変です。特に、ツメ部はそんなに頑丈ではないので折らないように注意してください。

鉄板です。スライダハウジングがはまる穴が開けてあります。 当然ですが、キーボードによって形が違います。

原則黒く塗装してあるようなのですが、無塗装のものも確認されています。GNDに落とされていることが多いです。

このキーボードのコアパーツです。

導体がへこんだ時に明確なクリック音と感触を発生するクリックタイプと、感触がほとんどなく、出来るだけクリック音が押されられたノンクリックタイプがあります。外見から判別可能かどうかは不明です(少なくとも、手元の唯一のクリックタイプであるFKB2500では、スイッチだけ見ても他との見分けがつきません)。また、板バネの重さにいくつかバリエーションがあるようですが、やはり外見の違いは見当りません。

スイッチ部の内部構造を示します。各名称は以下です。

スイッチハウジングには、中央部に3接点、周辺部に3接点がモールドされていて、そこに逆お椀形の導体(皿バネ)を乗せて回路を構成します。皿バネは定常状態では周辺部の接点だけで支えられていて、板バネで皿バネを押すと中央部接点と接触し、皿バネを通して周辺部と導通する…という仕組みになっています。皿バネは飛び出したりズレたりしない程度に自由に動けるようになっているため、操作の振動によって少しずつ回転します。これによって、接点との接触部分が局所的に劣化しないようになっています。驚異的な寿命はこれによって成されているようです(他にも接点の素材とかもあるのかもしれませんが)。

板バネと一体で2本の足のようなものが成形されていますが、この部分は皿バネが飛び出さないように押さえつける役割があるようです(抜き止め片)。厳密には、これとシートの組み合わせで飛び出しを阻止していて、またシートの方は板バネと皿バネの絶縁も兼ねているようです。透明シートが使われているものが多いですが、黄色い粘着シートを使って密封したものも知られています(当初はこのタイプだけが製造されていました。円形に粘着防止シートが貼られていて、皿バネを固定しないようになっています)。前者は接点部分を密封せず、引っ掛け用の足2本に引っ掛けたものを、板バネといっしょにリベットで固定しただけです(引っ掛け足の方も頭を潰して抜けないようにしてある)。この違いが、単なる製造世代による違いなのか、指定可能な仕様だったのかは不明です(前掲の写真のように、84年製で透明シートのものあれば、88年製で粘着シートを使ったものもあります。一方、現行のFKB2500のカタログでは、この違いに関する言及はありません)。

基板側の端子は4ピンですが、中央部に繋がっているのは1ピンだけで、残りの3ピン全ては内部的に周辺部全てと接続されています(片面基板でマトリクスを組む際に、ROW線/COL線を跨ぐジャンパを減らせるようにするためだそうです)。

スイッチハウジングの色のバリエーションや、板バネの形状違いのものが複数観測されていますが、単に製造世代の違いだと思います(特に板バネについては、透明シートタイプの新設に合わせて、抜き止め片がシートの引っ掛け足を避けるような形状に変更されているようですので)。

キースイッチの配置方向(板バネの向き)は特に決まっていないみたいです。ハイプロファイルタイプのスライダを使うものは横方向に板バネが伸びている必要がありますが、それ以外は結構フリーダムに配置されています(実際の製品だとある程度統一されていますが…)。

キースイッチやスキャン・通信回路が配線されています。「BUHIN」「HANDA」といった記載が特徴です。また、PART No.に対応する型番もシルク印刷されています(N86D-2xxx-…)。Nキーロールオーバ対応のものでは、各キーのところにダイオードが仕込んであります。

I/F回路も込みで組み込まれている場合が多いですが、モノによっては、簡単なマトリクス選択回路だけが組み込まれたものもあります(この場合、MILコネクタ出しになっているようです)。