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【自作キーボード】トロントでパーツ探し

iPad(Pro)で使う外付けキーボード。これまでキーボードを自作するということは考えたこともありませんでしたので、製品化されたモノを買うばかりでした。そんな選択肢があるならと、自宅のあるトロント(カナダ)でパーツを集め始めて今に至りますが、忘備録的にその時期(2018年10月頃まで)に経験したことをまとめておこうと思い立ちました。


iPad との接続

iPad に外付けキーボードを繋げる時に必要となる純正カメラ・アダプター。手持ちの iPad は lighting ポートのため、USB ポートとの接続が必要なキーボードとはケーブルで繋ぐ関係で、このドングルが必要です。

キーボードによっては電源供給が必要な場合が出てくるので、カメラアダプターに Lightning ポートもあるモノが便利。USB はキーボードへ、Lightning には電源を挿しておけば「電源の容量を超えています」というメッセージを回避できます。

新型の Pro は Lightning の代わりに USB-C になりましたが、接続に問題が出る場合はこうしたアダプターを使うことで繋げられるはずです。


自作キーボードの基本1:キースイッチ

自作はメカニカル・キーボードになるため、キースイッチの軸をいろいろ選ぶことができます。

私のような初心者にとって普段はあまり気にしたことはないキーボードの構造。試しに手持ちのミニキーボードのキーキャップを外したのが上の写真。光っている透明の枠の真ん中に白い軸が見えます。このひとつひとつがキースイッチと呼ばれるモノです。

キースイッチはこの中心軸がスプリングなどによって支えられていて押すと電流が流れる仕組みで、スプリングなどの強さによって、キーを打った時のフィーリングが変わるように設定されています。この軸にはいくつかのタイプがあり、製造業者によって特徴が変わります。

写真は Gatron というブランドのクリア軸。流通量が最も多く有名なのが Cherry で、安価なクローンが Gatron という位置付けです。クリア軸は非常に軽く、ちょっと触っただけで文字を打つフィーリングを楽しめます。

この他にも違うブランドのキースイッチがいくつか販売されています。例えばかつてのマック(Machintosh)に使われていたことで有名な Alps ですが、現在では生産中止となり Matias がクローンを販売しているためマイノリティー。それでもファンに愛され存在感を放っています。

自作キーボードというフィールドでは、有名であるかどうかということより「自分の好みに合わせる」ことが大事で、キースイッチはパーツとしては最も指に近いところにあるものですから、使う人にとっての最適なモノを探すことに最も大きな主眼点が置かれます。

また日本ではキーボード全体が「薄い」ということも人気の要因となっているようで、 low profile(ロープロ)という背丈の低いキースイッチも注目されるようになっています。

軸にはスプリングが付いていて、軽い〜重い/静か〜クリック音がするなど押した時のフィーリングの特徴が、赤・青・黄というように色分けされています。

フィーリングを事前に知るには上の写真のような「キースイッチ・テスター」が便利です。一つだけキーを押してもわからない場合は、これまで使ってきたキーボードでどれが一番好きだったかを参考にしながら、好みのキースイッチを見つけ出します。

幸いこれら多くは US ストアでオンラインで販売されているので、トロントでも気軽に入手可能です。唯一 Matias はトロントにある地元企業のため、通関手続きなしでの入手が可能です。


自作キーボードの基本2:キーキャップ

スイッチはそれだけでは機能しないので、その上にはめ込むキーキャップが必要になります。

面倒なことに、 Cherry/Gatron(プラス型) と Alps/Matias(四角型) はキーキャップをはめる部分のソケットの形が違います。そのため両軸の接続部分の互換性がありません。どうしてそうしてしまったのか理由はわかりませんが、特に Matias を選んだ場合後々問題になって来ます。

傾斜がついた DCS や、

比較的フラットな DSA といったキーキャップにもいくつかのデザインがあります。

キーキャップは直接指に触れる部分ですから、打鍵感に及ぼす影響は少なくありません。スイッチの重さや音に加え、キーキャップのデザインは手首の角度や指の高さにも影響を与える重要な要素。最適な運指を求めていくと、こうしたちょっとした部分を考え始めると、どれが自分に最適な形なのかを知る必要があります。

またキーボードの表面を覆っていますから、「型」と「キー数」に匹敵するほど見た目に影響を与えるわけで、色や材質、キートップのデザインなど数多くの組み合わせが可能になって来ます。

自作キーボードの種類が増え土台となる部分が増えていくにつれ、付け替えが簡単なキーキャップは様々なモノが発売される面白い分野になってきている所が注目ですね。

実際は、Pimp my keyboard など専門サイトを手掛かりに好みのモノを探していくことになりますが、圧倒的な種類を誇る Cherry/Gatron チームと比較して問題は Alps/Matias のキーキャップの調達が難しいのが玉に瑕。トロントで Alps 系を選ぶというのは Matias ですから、スイッチと同時にキーキャップも揃えると迷わずにすみます。

ユーザー数が多ければ多いほど選択肢が増えるのは仕方のないところで、結局この分野も自作に進むと思われます。幸いトロントで 3D プリント専門業者がある(後述の Hot Pop Factory)ので、データ作成のノウハウさえあれば不可能ではありません。


自作キーボードの基本3:キー数

キーボードの使いやすさを決めるもう一つの要素は、キー数。

101と呼ばれる一般的なフル・キーボードを標準とし(100%)、普段使わないキーを減らしてできたモノを〜%キーボードと名付ける習慣があります。

市販品にはキー数が少ない「ミニ・キーボード」というジャンルがあります。ちなみに写真のモノは49キーですから、ほぼ50%と言っていいでしょう。自作となると、使用頻度の少ないキーを減らしたキーボードにできるわけです。

上の写真のキーボードはAmazonで買った中華系の安価なモノですが、最上段を減らした4段構成で、基本のアルファベット26文字以外のキーが周りに配列されています。こうしたモノを使ってわかるのが、「必要ないキー」が結構あること。

ただ普段使わないからといってキーを減らすと実用性に問題が出るので、シフトやFN(ファンクション)あるいはレイヤーキーなどと組み合わせて、一つのキーに複数の文字を割り当てて出せるようにして行きます。

自作の醍醐味は、必要なキー数を好きなようにプログラムして文字の配列を決められること。クセに合わせてどのキーをどの指で押さえるのかを自由に決め、自分にとっての理想的なキーボードに近づいて行くというわけです。

表面に出すキーの数を何個にするか? をきめるには、アルファベットの26文字以外にいくつキーが必要かをじっくり考えることになり、そこから自分に合ったパーセンテージのミニキーボードが見つけて、さらに文字の配列を自由に変えて行くわけですね。

ただ、文字配列のプログラミングは思った以上に難関で、「ターミナル接続」の何たるかをほぼ知らない私が後に悲鳴を上げさせられることになってしまいます。初心者の私がたどり着いた方法については別ブログにまとめていますから、これから始めたいと考えている方で私と似たような知識の方は事前にご一読をオススメします。


自作キーボードの基本3:代表的なキーボードの型

もう一つ重要なのが、キーボードの物理的な配列デザイン。完全に自作するなら基盤からの設計になりますが、非常にハードルが高いので公開されている基盤データを入手して業者に送って作ってもらうか、パーツとして販売されている基盤を入手するという方法があります。

基板は直接的にキーボードの型に関連していて様々なデザインが存在しますが、おおまかに言って2つに整理すると理解しやすいです。

(1)一体型〜全体が一つにまとまっている。

伝統的なのは、スタッガード(タイプライター式配列)というキーが互い違いに配列されているモノ。この伝統を破ったのが、オーソリニア(均等な格子状配列)。オリジナリティーで言うとこのオーソリニアのプランク/プレオニック(Planck/Preonic)がとても新鮮で魅力的です。(olkb.com

また極限までキー数を削ったミニキーボード gherkin (40percent.club) が有名。

(2)分離型〜二つに分かれている。

市販品ではほとんど見かけない分離型キーボードは、自作の花形。実に様々なモノが発表されている楽しい分野です。

Let’s Sprit/ErgoDox/Iris などが有名どころ。個人的にはカナダのメープルロゴが基盤にデザインされたミニドックス(ThatCanadian)がひと目見た時からのお気に入りで、このブログは自作した Minidox(Matias)を使って書いています。


自作に必要なパーツ集め:Minidox の場合

さて、自作キーボードの多くは当然ながら完成品はおろか自作キットも販売されていませんから別々の場所から一つ一つパーツを集める必要があります。海外在住なので英語のハードルは低いですが、パーツが揃うまでかなりの時間がかかります。

最初は何を揃えたら良いのかもはっきりとわからずなかなかハードルは高いものだという実感でしたが、一つやってみると良く理解できるようになるものですから、思い切って飛び込んでみるのも良いでしょう。

私の場合、Minidox に強い興味を惹かれ上記のような基本的な知識を調べ終え、パーツを注文するところまで行った状況は下記の通り。

・PCBと電子部品(Profet Keybords https://shop.profetkeyboards.com)を注文
・キースイッチ(Matiasに決定)
・トップ&ボトムプレートの製作(HotPop Factory Toronto https://www.hotpopfactory.comでアクリル・レーザーカット)

こんな感じでした。

PCBと電子部品はUSからこのような状態でメールボックスに入ってきました。オンライン・オーダーから到着まで1週間かからなかったのは、トロントにいるという利点ですね。通関費用もゼロでした。

中身を確認したところ、特に破損もなく無事で安心。基盤やパーツを見るのはこの時が初めてなので、パッケージを開けてみて初めて実感するといった具合です。

ミニドックスの面白さは、左右独立したキーレイアウト。あらためて基盤だけを見てもとても魅力的です。このPCB にメープルのマークが刻まれているのも、このキーボードを作ってみたいと思った理由の一つ。

オプションで選択できるダイオードやProMicroなどの電子部品。写真上の細長いパッケージはSMDという超小型ダイオードで、私の今の実力では半田付けが無理でした。

PCB には通常のダイオードも入れられるため、ダウンタウンで唯一電子部品を販売しているカレッジストリートの Creatron INC. へ。

この界隈は昔から自作パソコン関係のお店が集まる場所として有名ですが、時代の流れに逆らえず、ここ1軒しか残っていません。

早速ダイオードを購入しました。


ケースを調達

ミニドックスのケースは市販されていないため、自分で用意します。ここはダウンタウンのチャイナタウン(スパダイナ×ダンダス交差点そば)にあるので、大変便利。

パブリック・ドメインとしてGitHubに公開されているデータを使わせてもらい、レーザーカット業者にデータを持ち込んでアクリル素材を加工することで入手可能です。

業者に提出するデータは出力する環境によるわけで、事前の問い合わせが必要。注文の方法はおおよそ以下の通り。

・公式サイト(https://www.hotpopfactory.com/laser-cutting-toronto/)からデータを送信
・先方からデータの確認、料金や納期の確認メールが送られてくる
・確認後、クレジットカードで料金前払い
・受け取り

データは GitHub サイトにあるPDFが使えました。最後に「サイズの確認をお願いします」という確認がありましたが、PDFは原寸だったので心配の必要はありませんでした。

Be sure to include: a brief description of your project, your files/artwork, the material type and thickness you wish to use for your project.

サイトには、最初に連絡する際に以下の項目を必ず送るようにと書かれています。

・プロジェクトの簡単な説明
・データを添付
・素材のタイプと厚さ

今回の場合は自作キーボードだということ、3ミリで「3030 グリーンエッジ」というアクリル素材にしました。素材のタイプの詳細は在庫とも関係するので大体のイメージを伝えると具体的な型番を教えてくれますので、その型番で実際の見た目はネットで調べるか、直接しょっぷでみせてもらってもいいでしょうね。

料金がどれくらいかかるかですが、

Hot Pop Factory Laser Setup $30.00
Laser cutting – Bottom.dxf – 3030 green edge x 2 $26.60
Laser cutting – Minidox Plate.dxf – 3030 green edge x 2 $24.20
Subtotal $80.80(HST $10.50)
Total Paid $91.30

これが支払いのレシート。4枚作ってこの値段が高いか安いかはともかく、目的のモノが手に入るということが今回は重要としましょう。

使う素材や色などを選ぶといった手順をゼロから踏んだのは良い経験でした。これで残りのパーツはネジ類のみとなりました。


グループバイのマスドロップで PLEONIC キットを買う

パーツ探しに多くの時間がかかったミニドックスですが、タイミング良くネット上でデザインが美しい格子状のPLEONIC(プレオニック)のグループバイが始まっているのを知り、前から欲しかったので購入することとしました。

ほとんどのパーツが一発で揃うグループ・バイ(有名なマスドロップ)に乗ったので、ミニドックスよりは苦労が少なくてすみます。

Massdrop : https://www.massdrop.com

このグループ・バイとは、売り手の声かけで買いたいと思っている有志が一定期間に集まることで効率良く販売すること。常に在庫を抱えたり大量生産・大量出荷には対応できない個人販売。マスドロップはそこを支援し、限られている販売期間ですが欲しいキットが手に入ります。従って、見かけたらすぐ行動しないとなりません。

パッケージにはキースイッチを除いて全てのパーツが揃っていました。左上から、

・キーキャップ
・ケース
・PCB(電子基板)
・プレート(キースイッチを固定)
・USBケーブル
・ゴムパッド
・アジャスター
・ネジ

こうなります。

PCBボードにはあらかじめすべてが組み込み済みのため、半田付けはキースイッチのみと初心者に優しい構成。早速パソコンにつないでボードが正しく通電するかだけをチェック。

手探りながら進めて来たパーツ集めでしたから、この時初めて全体像を見ることができたのは良かったのかもしれません。

キースイッチを調達

プレオニックのキットに含まれていないキースイッチ。Cherry MX とAlps の2系統から今回選んだのは、Alps 系の Matias 軸。

選んだ理由は、Alps は初めて買ったパソコン Macintosh SE のキーボードに使われた軸だったことと、それが地元トロントのマティアス社が再現したというストーリーに惹かれました。

https://matias.store

音が静かな Quiet と独特のカチカチ音が魅力的な Click の2種類を購入。なんと200個がジッパー付きバッグに入って送られて来たのにはビックリ。

プレオニックには写真の Quiet をつけることとしました。

組み立てには、初心者の私には一番大きなハードルの半田付け。このボードには小さなダイオードがすでに実装されていたので、端子が大きなキースイッチをはんだ付けするだけで完成する手軽さに助けられました。

またこの時が初めてのはんだ付け作業。練習というには高価な状況でしたが、始めなければ進まないのでえいやっと始めたのも今は良い思い出です。


キーキャップを選ぶ

スイッチに合わせてキーキャップも自分好みに合わることができます。残念ながら私が最初に買った Alps 系は流通量が圧倒的に少ないため、市販されているキーキャップの種類という面ではかなり難しいところがあります。幸い Matias のオンラインサイトにはキーキャップも販売されているので、それを買うこととしました。

サイトには、一般的な文字が印刷されているキーキャップの他、無地の黒と白というモノがありましたので、今回は黒ベースに白を混ぜるという方法をやってみることにしました。

送られてきたキーキャップが列ごとに袋に入れられているのは、微妙に高さが変わるプレオニック独特のレイアウトのためのようです。

トロントが本拠地の Matias は地元ならでは。思い立ってすぐ入手できて(注文すると2日後には手元に届く)通関手続きがないので、あっという間に形になったは嬉しかったです。

なお日本でも入手できると書いてあり販売代理店はあるものの、販売されているのはキーボードのみでした。


中国の業者にPCBを注文

個性的で簡単に組み立てられるプレオニックの次に目を惹いたのは、40%Keyboards という作者のブログサイトで公開されている、非常にコンパクトな Gherkin(ガーキン)。

http://www.40percent.club/2016/11/gherkin.html

このキーボードの自作には、公開されている PCB ボードのデータを業者に送って作るという作業が必要となります。その方法は作者が詳細に解説してくれているので、その通りにやってみることにしました。

調べると Alps 系に対応した基盤とプレートがあったのでそれを注文し、たんまり余っている Matias を使うこととしました。

指示通りに発注をしたところ、特に問題を指摘されることもなく製作が始まり、サイトで進捗状況を見守っていると、製作まで2日間。発送は中国深センから香港経由で1週間ほどしてトロントに発送されてきました(都合10日ほど)。

到着したPCB。

5枚1組としてしか注文できないので、一つ作るのに5セットが届きます。それでも薄い基盤は厳重に梱包されてきました。当然通関手数料が取られてしまい(20ドル前後だったかと記憶)、基盤自体もそれくらいだったと記憶していて結構通関手数料が高いものだと思わされました。

組み立てに必要なパーツは、

・PCBとプレート一式
・Pro Micro と呼ばれるコントローラー
・ダイオード(入手済み)
・キースイッチとキーキャップ(入手済み)

すでに入手済みのパーツで大部分はまかなえるものの肝心の Pro Micro だけが手元にありません。探してみると eBay.ca にカナダ国内扱いのショップがあり、取り寄せることができたため関税がかからなかったのはラッキーでした。

これが届いた Pro Micro。自作キーボードの心臓部です。これが心臓部であるという理由は、組み立て終わった後にこの部品をパソコンを使ってプログラムしてようやくキーボードとして機能するから。実は、この部分の工程には本当に困りました。

今回は、先の Pleonic と違って一からの組み立てになる gherkin。今振り返ると、はんだ付けの点数が少ないこと、間違っても気軽に作り直すことができる(5セットある)ので、入門者にとっては最初にこのキーボードから入るのがいいのではないかと思うほどです。


自作に必要な工具類

パーツが揃い、最後に必要になってくる工作ツール。調べるとピンキリで、工具類はいつも迷います。「何度使うか分からない工具に大枚叩くのもどうか」と思い、とりあえず Amazon で安価な入門者用キットを買うこととしました。

実際に使う際、入門キットでも特に問題はありませんでした。それでも後で見ると余計なものも結構付いてくるのと、その後キーボードに始まり接続ケーブルも作り始めたため、「やっぱりちゃんとしたモノを持っておこう」と買い直すことに。

色々と経験した今の段階で本当に必要だと思うミニマムな工具類は、

・半田ごて(温度調節ができるもの)とスタンド
・カッターシート(作業台として使う)
・ハンダ(0.8mmとさらに細いもの2種類)
・基盤ホルダー
・絶縁テープ
・ドライバーセット

こんな感じでしょうか。

キーボードを何個も作る計画があるのであれば、半田ごては最初から良いものを持っておいて良いかと思います。


まとめ

ここまで「トロントで可能な自作キーボードのパーツ収集」というテーマで書いてきました。

・基本は北米のキーボード専門オンラインショップを活用
・トロントで電子パーツが揃えられる実店舗は限られ、ほぼダイオードのみ
・工具や細かな汎用パーツは Amazon.ca や ebay.ca など通販サイトを活用
・アクリル・レーザーカット業者は便利なダウンタウンにある

このように、トロントでは一通り自作キーボードのパーツをできる環境は揃っているとは喜ばしいことです。

その一方、様々なパーツに加えて工具まで揃わないと始められない点は、なかなかハードルが高いと感じました。通常は好みのキーボードが一つだけですから、そのために工具まで揃えるのに躊躇することも当然あるでしょうね。その意味でも、自作キーボードというのは趣味性の高い特殊な分野だと思います。

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