はじめに
こんにちは、Google Cloud Operations担当者です。Stackdriverという表記はいまは便宜上のものなので、これからは "Cloud Operations" あるいは "Cloud Ops" といった形でまとめて呼んでください。この記事は pyspa Advent Calendar の8日目の記事です。昨日は@shiumachiのFreeleticsで身長が40cm伸びた話でした。
この写真は本文を書くときに使ったCorne Cherry v3です。今年の6月くらいからキーボードを組み立てまくっていて、知人友人にもキーボードの自作の良さを広めています。実際すでにpyspaアドベントカレンダーも2エントリが自作キーボードの話です。
- キーボードを作ってみた話を書きます - @katzchang.context
- Corne Chocolateを組み立てた #DIYキーボード-@johtaniの日記 3rd | @johtani's blog 3rd edition
自分は好きなものは話し始めると喋りすぎてしまうタイプのオタクなので、ちょっとした会話で自作キーボードについて話しはじめるとそれだけで2時間とか話してしまいかねません。したがっていつもは喋りすぎないように頑張って控えているんですが、今回は自分の思考の整理のために普段話し控えていることを書き下してみました。
いくつかの観点があるのでそれに沿って整理していこうと思います。
- 健康のため
- 楽しい
TL;DR
とりあえず自作キーボードは健康にもよくて楽しいので、自分が新しく開いたお店でキーボードキットとか買ってください。
長いので目次を入れました。
1. 健康のため
多くの人がオフィスで働いていたころは、IT系の職種の人はノートパソコンを持ち歩いて会議室から会議室へ、あるいは客先へ移動し、その場でノートパソコンを開いて作業をするという事が多かったのではないでしょうか。職種により自席以外での作業をする時間の長さというのはまちまちだと思いますが、自席での作業が少なくなればなるほど、キーボードを外付けして作業する人というのは減ることでしょう。したがって外付けキーボードの需要というのは日常的な行動の制限によって発生してなかったのだと思います。
しかしコロナ禍においてデスクワーク中心だった人々が突然在宅勤務を始めるようになりました。いつまで続くかわからないため、はじめはノートパソコンを1日中使って作業をしていた人も、在宅勤務の期間が延長されその勤務形態が一般化してくると、徐々に自宅のオフィス化を図る人が増えたように感じます。長時間の作業を快適にするために机、椅子、ディスプレイなどを揃え、自分のTLでも一時期毎日「my new gear....」と書かれた写真付きツイートが見られました。
机、椅子、ディスプレイに続いて私が強くおすすめしたい改善がキーボードです。すでにHHKB、Realforceといった静電容量無接点方式のキースイッチを採用した日本が誇るキーボードを購入されて使っていらっしゃる方も多いでしょう。そんな方にも私がおすすめしたいのが分離型キーボードです。市販されているキーボードは通常一体型（一枚板の形状、Conventional）でキーが数行に渡り縦方向にずれた状態で配列されています*1。これは古くはタイプライター、その後のコンピューター端末の都合に合わせた形状で、人間の動作に沿って作られたものではありません。こうしたキーボードの長時間に及ぶ使用が人体にどのような影響を与えるかに関しては、人間工学の分野で長年研究されていて、Human Factors and Ergonomics SocietyやChartered Institute of Ergonomics & Human Factorsといった専門学会があり、それらの査読付き学会誌に多くの論文が掲載されています。
我々エンジニアとしては、データに基づいた先行研究はまず参照したいところです。探してみると分離型キーボードの利点を長年の多くの研究を踏まえてDevid Rampel [Rampel, 2008]が整理していました*2。詳細は論文に譲るとして、多くの実験から著者は分離型キーボードは生産性には大きく寄与しないが、その主な価値は健康状態（上肢の各筋の痛みや疲労）を改善することにあると結論付けています。またその効果は4ヶ月以上の使用でようやく観測されるともしています。最大の効果を得るためには、キーボードの傾斜や開き具合などの細かな設定はありますが、一体化キーボードよりもいわゆるエルゴノミクスキーボード、特に両手の打鍵領域が分離したものが筋骨格的に有利に働くとあります。
実際に自分が2015年からそういったキーボード（Kinesis Advantage 2→ErgoDox EZ→各種自作キーボード）を常用する生活を続けてきて感じているのが肩こりのなさです。自分が日本人の成人男性の中でも大柄な部類であることも関係するとは思いますが、やはり肩幅より狭い領域に両手を置き続けるのは無理があったのでしょう。また上記論文では触れていませんが、やはり胸が開いたため呼吸が楽になりました。そのあたりの話はかつて記事にしたので時間があればご一読ください。
一体型で左右分離になっているタイプのキーボードは市販品でもいくつかあるのですが、残念ながら打鍵領域の開きは変更できません。
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マイクロソフト キーボード ワイヤレス/人間工学デザイン Sculpt Ergonomic Keyboard for Business USB Port 5KV-00006
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そうなってくると限られた選択肢としてErgoDox EZやMoonlanderのような既成品キーボードが出てくるわけですが、ここまでくると今度はキーのレイアウトが...といろいろ気になってくる点が出てきて、結果選択肢として分離型で満足の行くキーボードを手に入れようと思うと自作キーボードしかなくなってくるわけです。
というわけで、第1の理由は健康にデスクワークを続けるための道具としての条件としての自作キーボードでした。
2. 楽しい
人間は多少健康には良くなかったとしても、魅力があればそちらを選択することも多々あります。私は健康に悪いとはわかっていながらお酒を飲んでしまうタイプです。その点、自作キーボードは分離型のようなものも含めてエルゴノミックに作れるというだけではなく、その作るプロセスや使っていくプロセスにも十分楽しさがあります。「キーボード」というハードウェアの機能としての制約があるがゆえに、最適なキーボード（"Endgame"）を求めて多くの人が創意工夫をしています。本エントリーではそれらを思いつく限り紹介していこうかと思います。
なお記事を書いている間に次に挙げているような「キーボード温泉」を図にしてくれた方がいたので引用します。
キーボードの組み立て
キーボードキット
巷で聞く「自作キーボード」の多くは、すでに誰かが設計したキーボードの基板とそこに必要な電子部品が一通り揃えてあるキーボード組み立てキットを購入し、自分でハンダ付け作業を行って組み立てるものだと思います。ハンダ付けという作業は見聞きはしたことがあるけれど実際にやったことがないという方には少しハードルが高い行為かもしれません。また一通りハンダゴテなどの工具などを揃えないと始められないというのもハードルの一つかもしれません。
しかし実際は始めるのに最低必要な道具というのはサリチル酸さんが以前書いた記事で「必須な道具」と書いてあるものくらいでしょう。
- はんだごて
- はんだ
- はんだごて台
- ハンダ吸い取り線
- ニッパー
- ピンセット
salicylic-acid3.hatenablog.com
実はこれらはとりあえず揃えるだけであればたいていが100円ショップで揃えられてしまうのです！便利な時代ですね。*3
これらの道具があればキーボードキットの組み立ては基本的にはプラモデルと同じような作業だと思って差し支えないと思います。キーボード作者の方々が組み立てに必要な工程を写真付きで公開してくださっているので、それを見ながら一つ一つ手順を追って作成すればちゃんと完成します。この中で大半を占めるハンダ付け作業それ自体がまず結構面白いものなのです。*4
ハンダ付けも最初はリードやピンが部品から出ていて、基板の穴（スルーホール）にそれを挿して、仮固定が楽なものでようやくできる、という状態からはじまります。徐々に慣れてくると表面実装と呼ばれる部品を基板の表面に直接載せてハンダの接着力のみで固定するやり方に慣れ、そのうちQFPやUSB-Cのピンなども手ハンダできるようになってくるから面白いものです。
完成したものがPCにつないでデバイスとして認識され、それが普段遣いの道具になるというのは得も言われぬ喜びがあります。
手配線
はじめは基板にあるスルーホールやランドに対して設計時に決められた部品を取り付けて、それが動くだけで楽しいんですが、3年前に設計された基板とかだとLEDは当初設計にはなく、アンダーグローLEDは自分でMCU*5からビニル線などで引っ張ってきて取り付けるというようなことをする必要があります。はじめは過去にそういう実装した人の写真などを参考にしながら配線していたのですが、その作業の中でProMicroのどのピンがキースイッチに使われていて、どのピンが余っているかなどを調べることになります。そうすると今度は余ったピンでなにか別のことをしたくなってきます。はじめはLEDだけだったのが、ロータリーエンコーダーなどもつけて遊んだりと、少しずつ自由度が上がってきます。このあたりが自作キーボードならではのカスタマイズ性です。
以前はこうした作業は不格好にキーボードからビニル線などを引っ張り出して、自分で拡張部分の基板などを作ったりするしかなかったようですが、いまはロータリーエンコーダーや追加のキーであれば @e3w2qさんの作った「SU120」という基板があるので、これを利用することで拡張が容易になります。
そもそも基板がなくても手配線のみでキーボードを作るということも可能で@ikejiさんがそのやり方を記事にしてくれています。自分も変な形状の立体的なキーボードなどを作りたくなったらこの手法でやってみる思うけれど、まだここまでには至っていません。しかし自由度無限大なのでとても楽しそうだなと思います。
キーキャップ
さて、いきなり手配線でキーボードを作成するなどというハードコアな楽しみを紹介しましたが、一切キーボードを作らずに手軽にできる楽しみがキーキャップです。キーキャップはまたそれだけで奥が広く楽しみがある領域です。こちらもサリチル酸(@Salicylic_acid3)さんがキーキャップだけのエントリを書いてらっしゃるのでご参考までに。
salicylic-acid3.hatenablog.com
デザイン
まずなんといっても様々なデザインのキーキャップがあることです。にるぽ酸(@nillpo)さんが主催している「KEEB_PD」というオンラインイベントを見てみると、多くの自作キーボードユーザーが投稿した自慢のキーボード写真を見ることができます。
ここに掲載されているキーボードはどれも普段使っているキーボードでは見られないようなデザイン性の高いキーキャップを使っていることがわかります。これらはたいていCherry MX軸互換のキーキャップなので、いわゆるメカニカルスイッチを使っているキーボードであれば取り付けられます。
たとえばゆかりキーボードファクトリーさん、TALP KEYBOARDさん、遊舎工房さんなどでは多くの意匠性の高いキーキャップセットを販売しています。*6サイトを見ているだけで欲しくなってしまいます。また、数が出るものではないので、共同購入（＝Group Buy、以下GB）で先にお金を集めてから受注生産するキーキャップも少なくありません。GBでデザイン的に優れていて人気だったけれど通常生産されない限定品のようなものは、その希少性も相まってよりキーボードを彩ってくれます。
色やデザインだけでなく、刻印の方法もダブルショット、シルクプリント、昇華印刷（dye sublimation; dye sub）、レーザー刻印などさまざまにあり、やはりこれも好き好きです。自分のお気に入りのデザインのキーキャップをつけると特別感がまたひとしおです。
形状（プロファイル）
自作キーボードを始めるまで深く意識したことがありませんでしたが、市販されているキーキャップにはいくつかの形状があります。その形状は「プロファイル」と呼ばれています。メカニカルキーボードで最もよく使われているCherry MX互換のキースイッチでは、SA、OEM、Cherry、XDA、DSAといったプロファイルがメジャーです。次の記事などで詳しく解説されています。
- SA: 背が高く上の行から下の行にかけてのくぼみ（シリンドリカル）が大きいもの。FILCOのMajetouchのキーキャップはこのプロファイルです。
- OEM: 一般的な形状。SAより少し背が低い。SAよりもくぼみの傾斜もゆるい。
- Cherry: 一般的な形状。OEMよりも少し背が低く、くぼみの傾斜もゆるい。
- XDA: 背は中くらいですべてのキーの高さが同じで、各キーの真ん中が少しくぼんでいる（スフェリカル）なもの。
- DSA: XDAよりも背が低く、それ以外はXDAと同様。
キーキャップは人間がキーボードに直接触れる場所、特に指に物理的に影響するので形状の好みは思った以上に影響します。ほんの数ミリの高さの違いでも指の大きさに対しては数パーセントに及ぶので、自分のお気に入りの形状を探すのも楽しいものです。
材質
また指が触れる、の話をするとキーキャップの材質によっても打ち心地はだいぶ異なります。ディスプレイの文字を読んでいる間なんかは、キーに指を乗せたままなので、その触り心地は思った以上に影響します。よく使われている素材はABSとPBTです。
ABSは薄く表面はなめらかなで高い打鍵音がする傾向があります。PBTは表面は少しさらっとした印象で少し低めの打鍵音がします。PBTのほうが値段が高めになる傾向があります。
私個人は圧倒的にPBTのものが好きで、キーキャップを探すときはまずPBTに絞って探しています。
3Dプリント
ここまではいわゆる通常の大量生産のキーキャップ製造方法、すなわち金型を作成し、射出形成で製造する方法によるものについて書いていましたが、そもそもキーキャップはキースイッチにある軸にはまって打ちやすくなれば何でもいいわけです。指の形状や動きに合わせてベストなものを探していくと、3Dプリンターで1つずつ作っていくという方向に行くのはごく自然な探求です。
私はそこまでまだいっていないのですが、やってみたいという気持ちは多分にあり、実際こういう先達の仕事を見ると欲しくなったりします。
Makerムーブメントにより、3Dプリンターやレーザーカッターなどの貸出やデータ入稿による作業の外注が個人でもできるようになり、こういった方向での探求がしやすくなりました。
アルチザンキーキャップ
自分が使っている40%キーボードだとめったに使わないキーというのは存在しないわけですが、テンキーレスキーボードくらいだと、例えばファンクションキーやエスケープキーなど、普段あまり使わないキーというのが存在します。そういったキーがただ存在してるだけでは面白みがないので、意匠性に凝ったキーキャップをアクセントとしてつけたくなります。
アルチザンキーキャップというカテゴリは多くのキーキャップ作家さんが手作業で様々に凝った一点物のキーキャップを作っています。たとえば遊舎工房さんや当店Kochi Keyboardでも販売されています。
他にもBOOTHで出店されている方も多く、入荷数も手作業故に限られているため人気なアルチザンキーキャップはすぐに売り切れてしまいます。
Title: 『Tunanck』
— ﾎﾞｯｸｽ ｷｰｷｬｯﾌﾟ (@BOXXX_KEYCAP) 2020年10月18日
Keyboard: EON40 + Planck Lo-Pro Case
Keyswitch: Silent Ink Black
Keycap: Tuna#KEEB_PD #KEEB_PD_R14 pic.twitter.com/lhCJNUO0Y7
たとえばこのBOXXX KEYCAPさん作のツナは「マツコの知らない世界」でも紹介されていました。こういうキーキャップをつけると、より一層キーボードに愛着が湧くというものです。
かわいい pic.twitter.com/dFRItmln6x
— 🥖 (@foostan) 2020年11月9日
Gopherキーキャップは本当にかわいいですよね！（人気すぎて毎回入荷後5分で売り切れてしまう）
キースイッチ
「キーボードにこだわる」というと、一歩進んでよく論じられるのはキースイッチです。すこしキーボードにこだわりがある人であれば「すっと押せる赤軸が好き」「自分は青軸の音が好み」などCherry社製スイッチの軸色で好みを表すこともあると思いますが、自作キーボードを始めて実に奥深い領域であることを知りました。
特性
メカニカルキースイッチは簡単に言えば軸がバネ（スプリング）によって押し上げられた状態になっていて、その軸を指で押し下げることで金属のスイッチが接触し、電流が流れることでスイッチがオンになったと反応する仕組みです。このバネとその周りの機構によって、大きく分けて「タクタイル」「リニア」「クリッキー」と呼ばれる特性が得られます。これはどのような押し心地がするか、という区分ですが、私が説明すると次のような感じになります。
- タクタイル: 押下時にはじめ少し強めの負荷（クリック感）があり、ある程度押すとスッと押し込める。スイッチ自体の音は軸（ステム）、ハウジング、スプリングの接触によって起こる音のみ。
- リニア: 負荷が直線的に掛かりクリック感はない。音に関してはタクタイルと同様。
- クリッキー: 名前の通りクリック感が強く、音も「カチッ」とした押下音を作るためにわざわざ機構を追加している。（クリックジャケット、クリックバーなど）
こうした特性は各キースイッチメーカーがこれらの種類とともに次のような負荷の特性グラフとともに公開しています。（次の図はロジクールのサイトより引用）
これ以外にも静音性や押下圧（スプリングの強度）、作用点までの距離（反応までに必要な押し込みの量）など様々な属性があるので、それらを見ながら自分の好みのスイッチを探していくのは非常に楽しいものです。また自作キーボードならではなのが、キーそれぞれでスイッチを変えられる点です。小指は力が弱いので他のキーよりも軽めのスイッチにしたり、モディファイアキーは押し間違えたときにわかるようにクリッキーなスイッチにしたり、などといったカスタマイズができます。
データシートには載っていないような個々の種類における差異など踏まえるととてもこの記事の1セクションだけで収まるものではないので、気になった方は他の方の記事を是非見てみてください！（サリチル酸さんの記事は実体験の感想が書いてあって面白いです）
プロファイル
メカニカルスイッチというといわゆる「Cherry MX互換」のキースイッチが想像されますが、実は他のキースイッチもあります。例えば私が個人的に好きで推しているキースイッチであるKailh社のChoc v1と呼ばれるキースイッチはCherry MXの半分程度の高さのスイッチです。
これを使ったキーボードは非常に薄くできるので、たとえばAppleの昔のMagic Keyboardが好きだったような人はこのスイッチが合うかもしれません。他にも同様に背が低いけれどCherry MX互換スイッチ用のキーキャップが使えるKailh Choc v2や、完全にCherry MX互換スイッチとピンの位置やキーキャップをはめる軸の形が同じだけど背だけ低いOutemu社のLow Profileスイッチなどがあります。また昔懐かしいALPS社のスイッチの互換スイッチなどもあります。
Kailh Choc v1は自作キーボード以外だとなかなか使えないので、こうしたプロファイルを使えるのも楽しみの一つです。
ルブ
いくつかの種類のキースイッチを使っていろいと試していると、キーの音が気に食わなくなってくるかもしれません。キースイッチは、軸（ステム）、ハウジング（上下の入れ物）、スプリング、板バネ（接点用の金属）などの部品によって構成されます。普通のスイッチは購入時はこれらがハウジングによって所定の位置に納められているだけで、動作点に特別な処置がされていません。しかし例えば自転車の部品などを想像すると分かりやすいのですが、通常こういった連続稼働をする機械には、接点や動作箇所にはグリスやオイルと言った潤滑剤が塗られていて、接触が滑らかになるようにしています。同様のことを自分で行うのがルブです。
中の部品に潤滑剤を塗る、と言っても塗るものや場所を間違えるとキースイッチ本来の特性が失われたり、下手をすると処置を施す前のほうが快適だったりします。適切な潤滑剤を適切な量、適切な箇所に塗る必要がありますが、すでに先達が多くの知見を残してくださっています。
たとえば上のrecompile keysさんで公開されている記事などは非常に参考になりました。こうした記事を見ながら自分でルブをしてみると、確かに実感できる差異で音や感触が改善がありました。こうした手間は時間もかかりますし面倒に感じることもありますが、確実に使用感として返ってくるだけでなく、手間をかけた愛着もあり余計に作ったキーボードを好きになれる作業かなと思います。
また高級キースイッチはこうしたルブ作業を行った状態で販売をしていたりします。高級キースイッチを一度使うと、市販のメカニカルキーボードの打鍵感には満足できなくなってしまうかもしれません...
カスタマイズ
ルブをするという作業を通じてはじめてキースイッチを分解する人も多いと思います。私がそうでした。そして思った以上に簡単に分解できることがわかります。分解できて作りも単純であるとわかれば、カスタマイズしたくなります。先ほども書いたように、キースイッチはステム、ハウジング、スプリングが大きな部品です。これらを複数の種類のキースイッチで入れ替えてオリジナルのスイッチ（キメラスイッチ）を作るという人もいます。またスプリング、ステム、ハウジングをそれぞれバラで買ってきて作るということもできます。
ステムの太さやハウジングの形状が微妙に違うので、それをうまく組み合わせることでステムとハウジングの穴の隙間が少なくなり押下時のブレがなくなると言った作用がある、といった利点からこういったことをするようです。（自分はやっていない）もはやここまで来るとスプリングを手で巻くといったこともしている人がいそうです。
静電容量スイッチ
HHKBやRealforceといった東プレ製の静電容量無接点方式のキースイッチを使用している人は、その感触の良さを利点の一つとして挙げています。これは静電容量無接点方式だから感触がいいわけではなく、スイッチとそこに使用しているドーム型のラバーと台形のスプリングの組み合わせが良いものだから感触が良いわけです。
静電容量無接点スイッチを自作キーボードで使おうという試みはすでにされている方もいて、いま研究のまっただ中です。（銀鮭さんやせきごんさんの本などで解説があります）
さらにそれをサポートするかのようにビットトレードワンさんからも静電容量無接点方式のキースイッチを自作するキットが販売されはじめました。
静電容量方式や光学など、自作キーボードで使われていた通常のメカニカルキースイッチとは異なるスイッチは基板の設計からすべて変更する必要があるので難点もありますが、新たなステージでもあるので自分もぜひ試してみたいと思っています！
キーマップ
自分は複数のOSを使っていて、開発用のメインマシンはLinux、サブマシンにWindowsとmacOSのマシンがそれぞれあります。普段遣いのLinuxマシンを使うときはショートカットを使うのだけれども、このショートカットというのはときに人間の手の構造をまったく無視していて「こんな同時押しできないでしょ！」とつっこみたくなるようなものもあります。
自作キーボードでデファクトとして使われているQMK Firmwareというファームウェアでは自由にキーマップを変更できるため、macOSでKarabiner-Elementsなどで行っていたような処理をファームウェアとして焼いてしまって、どのOSでも自分の好みのキーマップやショートカットを設定できます。これまで書いてきたような複雑な機械的なカスタマイズではなくても、自分好みのキーマップを探すだけでも十分奥深い領域になっていて、これもまた楽しみの一つになっています。
独自配列
はじめて自作キーボードを作るときは既存のキーボードと同じぐらいの数のキーがあるキーボードを作るので、はじめはモディファイアの位置の変更などから始めると思います。（自分の場合は自作ではないですがErgoDox EZでそうした変更をしていました）その後慣れてきて40%キーボードなどを使い始めたときに、数字の行が無いため必要に駆られて記号キーを複数のレイヤー*7に入れるようになり、複数のレイヤーを扱うことに慣れます。そして次第にQWERTY配列とは異なるキーマップを使いたくなってくるわけです。
QWERTY配列と異なるキーマップというと有名なところではDvorak配列がありますが、他にもColemak配列、Workman配列といった配列があります。いま私が練習しているのはゆかりキーボードファクトリーのゆかりさんが開発したEucalyn配列です。
この配列は3年前に遊舎工房のファクトリーヘッドであるないんさんが他の配列と比較し、データ上でも効率がいい配列と評価されています。
こうした配列を気軽に試せるのが自作キーボードの良さでしょう。よく「こういうカスタマイズされたキーボードに慣れてしまうと他のキーボードで打てなくなりそう」と言われるのですが、不思議なことにノートPC付属の通常のQWERTY配列のキーボードで打つとちゃんと打てるのです。物理的にキーの数も配列も異なるキーボード間での移動のほうが脳の切り替えが楽な印象があります。
ファームウェアによる高度な設定
ファームウェアはキーレイアウトを変えるだけではありません。たとえばマクロ的なこともできるので、Vimであるような複数のキー入力を記録して再生するといったこともできますし、家でしか使わないキーボードであればおすすめはしませんがパスワードの入力を1キーで行うといったこともできます。またキーをマウスカーソルの移動やクリックに割り当てたりもできます。
さらにキーボードにつけたLEDのライティングのパターンの変更なんかもファームウェアで行います。たとえばこういう光らせ方もできるわけです。
おかげさまでcrkbdのrgb matrix動きました pic.twitter.com/xtqX4q5ip3
— 𓊬 ᙢᗩᖇḰ 𓊬 (@marksard) 2020年11月28日
これ治安悪いなー（歓喜）#Naked48LED#自作キーボード pic.twitter.com/cKHTIZ8zZt
— サリチル酸⌨️自キ温泉ガイド (@Salicylic_acid3) 2019年10月19日
自作キーボードを始める前は「キーボードとか光らなくていいでしょ....」って思ってたんですが、いまは面白いから光らせてます！ただ光らせるだけでなく、QMK FirmwareはHIDインターフェースを使ってホストとやり取りする機構もあるので、これを使ってCIやテストがコケたらキーボードのLEDを赤く光らせるといったこともできるわけです。
たとえば@yoichiroさんはGoogleアシスタントと連携させてキーボードを光らせるといった遊びもしていました。
他にもブザーをつけたりして音声フィードバックもできますし、単純にキーボードとしてだけでなく、視覚的なインターフェースとして利用できるところも自作キーボードの面白いところです。
ケーブル
アルチザンケーブル
自作キーボードではPCをつなぐケーブルはUSBケーブルが使われ、分割キーボードの左右をつなぐケーブルには3極/4極のオーディオケーブルが利用されます。通常こうしたケーブルは家電量販店等で入手できる普通のケーブルを利用することが多いでしょう。しかしケーブルはキーキャップに次いで外からよく見える部分です。意匠にこだわり始めるとケーブルを少しでも見栄えよくしたいという気持ちが出てくるのでしょう。
そこでアルチザンケーブルです。EXME CABLESさんやnokke/cablesさんといった専門店もありますし、遊舎工房でもキットが販売されています。
exmecables.com www.nokke-labora.com
ケーブルの自作は何気にハンダ付けが結構シビアだったりするので自分はまだ手が出せてませんが、オリジナルのUSBケーブルとか作れたらちょっとおもしろそうだなとは思っています。
無線化
ケーブルではないですが、PCとの接続という観点で言うとキーボードの無線化も重要なトピックです。自分はSatTさん作のCaravelle BLEというキーボードキットを購入して分離型無線キーボードを使い始めました。
やはりケーブルがないと机上がすっきりします。通常使うPCが1台であれば無線型のキーボードをおすすめしますし、Caravelle BLEは40%キーボードとしてもケース込みで非常によく設計されているので自分個人としてもおすすめです。そして、ProMicroが使われているキーボードをあとから無線化するキットとしてせきごんさんの作られたBLE Mirco Pro（BMP）は定番になっています。
他にもESP32を使ったキーボードを作る試みなどがあり、これから無線キーボードの領域は非常に楽しみです。またBMPを使う上でボタン電池がよく使われるのですが、購入が面倒であったり再利用できない点が難点でした。しかしいませきごんさんが単4電池を昇圧して使うための基板も用意してくれたりと、このあたりも今後やりやすくなるのかなと期待しています。
単4電池を昇圧してBLE Micro Proの電源にするためのモジュール。電池の電圧が下がってきたらカラータイマーが点滅して教えてくれる pic.twitter.com/TYPf6hUOXi
— せきごん (@_gonnoc) 2020年9月3日
こうしたおもしろ電子工作への足がかりになりそうな要素があるのも自作キーボードの楽しみです。
基板設計
電子工作への足がかりといえば基板設計です。「自作キーボード」はまずキーボードキットの組み立てから入ると思いますが、やはりゆくゆくは自分で設計したキーボードを使いたいものです。基板設計はまさにその醍醐味と言えると思います。*8
キーボードのレイアウトを自分好みにするためには自分でキーボードを設計するしかありません。もちろん先に書いたように手配線で作るという方法もありますが、壊れてしまったらそれっきり。同じキーボードは作れません。一度基板に起こしてしまえばデータが有効な限り何度でも作れます。また他の人に頒布することも可能になります！
ケース
自作キーボードでよくある設計は部品を実装する基板を上下のプレートで挟んで固定するサンドイッチマウントといった方法です。この方法が採られている理由は
- ケースの3Dモデリングをしなくてよい
- プレートだけなのでコストが安くなる
などがあると思います。しかし残念ながらメリットの裏にはデメリットもあります。よくあるアクリル板やFR4のプレートで組まれたキーボードはまずそもそも重量がないため安定感に欠けます。またプレートの材質やプレートを固定する位置の都合上、打鍵時の音もよくありません。トップマウントやガスケットマウントと呼ばれるプレートマウント方式では打鍵時の音がよくなり、またケースを作った場合にはそこにウェイトを仕込めるので安定化が図れます。（次の動画の打鍵音はキースイッチによるものだけではありません）
しかしそうしたケースの設計は3Dモデリングのスキルが必要となります。また製造も3Dプリンタで作る場合には精度や剛性に難があり、切削や射出形成のいずれも少数ではコストが高く、大量生産をしても単価を抑えるには限度があります。趣味で小ロットで生産しか行わないのではやはり限界があるでしょう。そんな中でもやはり突き抜けている設計はコストが高くても受け入れられています。
11月14日からVegaの発売を開始します。
— ai03 (@ai03_2725) 2020年10月31日
在庫品は1000台分用意しました。
Vega will go on sale on November 14th, with 1000 units available in-stock and further quantity available through the group buy.https://t.co/FCtz4yQuLp#自作キーボード#mechanicalkeyboard pic.twitter.com/hVQPrsl8U4
ai03さんのVegaはアルミ切削ケース、アルミ/ポリカーボネイトプレート、二重のフォーム、PVDコーティングされたウェイトスチールと、おおよそ自作キーボードで最先端かつ最高級と思われる構成を素晴らしい3Dモデリングと基板設計をもって作られたキーボードです。*9
自分のお店でも販売させてもらっているCorneシリーズの作者の@foostanさんがちょうど数日前にケース込みで新しいキーボードを設計した話を書いています。
そこまでとはいかずとも、やはりこうした自作ケースの可能性を見せられると、自分もいつかはケースを作ってみたいなという気持ちになります。
ポインティングデバイス
もう何を書いてきたか覚えていないんですが、最後にポインティングデバイスについて。自作「キーボード」なんですが、やはりキーボード好きの中には一定層ThinkPadのようにポインティングデバイスを内蔵したキーボードを作りたいという人がいます。実際自分もその一人です。そういう人の中にはポインティングデバイスを内蔵したキーボードを作っている人もいて、そのためのモジュールも販売されています。
ポインティングデバイスを扱うための設定もQMK Firmwareにはあり、実際に自分も適当なジョイスティックを使って実験的にポインティングデバイスを使ってみたこともあるので、これをどうやってうまくキーボードに組み込むかが課題だなとおもっています。これがうまく行けば普段使っているトラックボールを使わずに済むので、手の移動が減り、より快適なタイピング環境が実現されるはずで、いまからワクワクが止まりません。
おすすめのサイトなど
コミュニティ
自作キーボードコミュニティは普段のやり取りをDiscordでしていることが多いのですが、日本だとSelf-Made Keyboards in Japan (SMKIJ)というDiscordサーバーが有名です。
自分もここの話題を見ながら多くのことを学ばせてもらいました。これから少しでも還元できたらいいなと思っています。
とにかくキーボードの写真を見たい
上のSMKIJのDiscordサーバーにある #photo-share チャンネル、および #exhibition-room チャンネルなんかに多くの写真が流れてきます。また上でも書きましたがにるぽ酸さんが主催されてる#KEEB_PDというオンラインキーボードフォトコンテストはきれいな写真ばかりでどれも欲しくなるものばかりが流れてきます。
海外のサイトなどで多くの写真が公開されているので、自分はそういったサイトも見に行くことが多いです。まずは総本山といってもいいGeekHackです。
ここは世界中の自作キーボードファンが集まっていて、グローバルなGBやそのためのInterest Checkなどもこのサイトで行われています。またRedditのr/MechanicalKeyboardにも多くの写真が上がってきます。
YouTubeチャンネル
こうした自作キーボードの楽しみはやはり動画で見たほうが分かりやすいのでおすすめのYouTubeチャンネルを紹介します。はじめは週間キーボードニュースです。
ホストのぺかそさんとびあっこさんが毎週自作キーボード関係の最新ニュースをお届けしてくれるチャンネルです。毎週日曜日の夜10時からライブ配信をされていてアーカイブも残っています。最新動向を知りたい方におすすめです。
次におすすめはDaihuku Keyboardです。
Daihukuさんが様々な自作キーボードを紹介してくださっていて、写真ではわかりにくい部分も含めてキーボードの雰囲気がわかります。また自作してみた動画は組み立ての様子がわかるので、自分で作ってみる予定があるキーボードの作成動画はおすすめです。
おわりに
長々と書いてきましたが、なによりも「自分が作ったものがきちんと動作して使えている」という体験はなによりも楽しいものです。いきなりここに書かれているようなものすべてに取り組むと圧倒されてしまいますが、どれか一つの領域だけでも十分に楽しい趣味であることが少しでもわかっていただけたら嬉しいです。キーボードキットを使って作るだけでも十分に実用的で面白く、かつ上を見ればいくらでもできる、そんな世界です。この記事がきっかけで自作キーボードの世界に触れる人が少しでも増えたら嬉しいです。その際にはぜひ自分のお店で買ってもらえたらもっと嬉しいです。
本エントリーはCorne Chocolate v2とCorne Cherry v3で書かれました。明日はインターネットコンテンツの @tokoroten です。
その他本文に入れなかったリンク
- Human Factors
- ErgoDoxを購入して人生がバラ色になった - YAMAGUCHI::weblog
- 世界のキーボード歴史 - Self-Made Keyboards in Japan
- エルゴノミック キーボードの簡単な歴史 | Shiki’s weblog
*1:キーが横方向に揃って配列され、縦方向に少し斜めにずれているこの配列はRow Staggeredと呼びます。
*2:Rempel, David. (2008). The Split Keyboard: An Ergonomics Success Story. Human factors. 50. 385-92. 10.1518/001872008X312215.
*3:実際はハンダゴテは少し高くても白光などが出している温度調整機能があるものを購入することをおすすめします。
*4:Corne ChocolateのハンダのジャンプによるSK6812MINIの取り付けははじめは本当に地獄かと思いましたが
*5:実際にはそのブレイクアウト基板のピンなのですが、ここではまとめてMCUと呼んでしまいます
*6:ところで普段キーキャップを買うことがなければ意外に思うかもしれませんが、意外と値段は高いです。キーキャップは種類によっては行ごとに形状が違い、そのうえ刻印があるものはキーごとにデザインがことなる（＝刻印する文字が違う）ことや、材料によっては複数回の射出形成が必要だったりと、作業的にも手間が多く、おまけに数量が出ないこともあって、1セットあたりの単価は思っているよりは上になります。
*7:通常のキーボードで言うと異なるキーマップにするシフトが複数あるような状態。
*8:自分もいままさに設計を行いはじめました
*9:1000台のIn Stock販売を行うということで、世界中にファンがいるとは言え、リスクを背負っての販売という部分も驚嘆ですし、それが完売した上で追加のGBを行っている最中ということですから畏敬の念しかありません。
