JP2005099622A - フォーカルプレーンシャッタおよび基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 幕速変化が小さく、シャッタ精度の高いフォーカルプレーンシャッタを提供すること。
【解決手段】 フォーカルプレーンシャッタは、遮光羽根１１〜１４を有する先幕１０および遮光羽根２１〜２４を有する後幕２０とを備える。先幕アーム１６は、遮光羽根１１〜１４を連結ピン１７ａ〜１７ｄを介して回動可能に軸支し、開口３０ａを有する第１基板３０は、先幕アーム１６の回動軌跡面に平行且つ隣接して配置され、連結ピンが接触する領域Ａにニッケルメッキ層を有する。後幕アーム２６、第２基板３１も同様の構成であり、第２基板３１の領域Ｂにもニッケルメッキ層を有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、銀塩フィルムを用いたカメラやデジタルカメラのフォーカルプレーンシャッタに関する。

近年、精緻な画像や新しい映像表現に対するユーザーの要望に応えるため、シャッタスピードの高速化やシャッタの高精度化が必要不可欠となっている。特に、デジタルカメラ用のフォーカルプレーンシャッタでは、フィルム消費の問題から開放されるので、必然的にシャッタのレリーズ回数が多くなる。
一般的なフォーカルプレーンシャッタでは、複数枚の遮光羽根がそれぞれ連結ピンを介して回転自在にアームに取り付けられている。アームの回動に従って、複数枚の遮光羽根は、開口を有する基板表面に沿って動作する。開口を有する基板は、通常、アルミニウム合金にアルマイト処理が施されたものである。シャッタ作動時に、連結ピンの端部が基板表面と摺動するのを防止するために、アームに折り曲げ部を設けて、連結ピンの端部と基板表面との距離を大きくする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２６９５２５号公報（第２頁、図４，５）

連結ピンの端部が基板表面と摺動すると、従来のアルマイト処理が施された基板では、表面が磨耗して摩擦係数が変化するために、幕速（羽根の走行速度）が変化し、シャッタ精度が悪化してしまう。この傾向は、シャッタのレリーズ回数の増加に伴って大きくなる。上記の従来技術では、シャッタ全体の厚さに制限があるために、アームの折り曲げ量にも限界があり、連結ピンの端部が基板表面と摺動するのは避けられない。

（１）請求項１のフォーカルプレーンシャッタは、複数枚の遮光羽根をそれぞれ有する先幕および後幕と、複数枚の遮光羽根を連結ピンを介して回動可能に軸支するアーム部材と、アーム部材の回動軌跡面に平行且つ隣接して配置される開口を有する基板とを具備し、基板は、連結ピンが接触する表面にニッケルメッキ層を有することを特徴とする。
（２）上記のフォーカルプレーンシャッタにおいて、基板は、ニッケルメッキ層の表面に黒色酸化物層が形成されていることが好ましく、ニッケルメッキ層は、リンの含有率が３〜１５重量％であることが好ましい。さらに、ニッケルメッキ層は、動摩擦係数が０．０２〜０．０６の範囲であることが望ましい。
（３）請求項５の基板は、上記のいずれかのフォーカルプレーンシャッタに用いられることを特徴とする。

本発明によれば、幕速変化が小さく、シャッタ精度の高いフォーカルプレーンシャッタを提供することができる。

以下、本発明によるフォーカルプレーンシャッタについて図１〜６を参照しながら説明する。図１〜４では、同じ構成部品には同一符号を付す。
図１は、フォーカルプレーンシャッタの分解斜視図であり、各構成部品の位置関係を示している。レンズ側に位置する第１基板３０とフィルム側または撮像素子側に位置する第２基板３１との間に、遮光板４１および中間板４２が配置されている。さらに、第１基板３０と遮光板４１との間には、スペーサ４３および先幕１０が収納され、中間板４２と第２基板３１との間には、スペーサ４４および後幕２０が収納されている。

先幕１０は、４枚の遮光羽根１１〜１４と先幕主アーム１６と先幕従アーム１５とを含む。後幕２０は、４枚の遮光羽根２１〜２４と後幕主アーム２６と後幕従アーム２５とを含む。先幕主アーム１６は、軸受孔１６ａ，１６ｂと４つの連結孔を有し、先幕従アーム１５は、軸受孔１５ａと４つの連結孔を有する。後幕主アーム２６は、軸受孔２６ａ，２６ｂと４つの連結孔を有し、後幕従アーム２５は、軸受孔２５ａと４つの連結孔を有する。

第１基板３０および第２基板３１には、開口３０ａおよび３１ａがそれぞれ対応する位置に設けられている。また、第１基板３０および第２基板３１には、円弧溝３０ｂ，３０ｃおよび３１ｂ、３１ｃがそれぞれ対応する位置に設けられている。遮光板４１および中間板４２には、開口３０ａおよび３１ａと対応する位置に開口４１ａおよび４２ａがそれぞれ設けられている。

次に、図２〜４を参照して、本発明のシャッタの構成と動作について説明する。図２は、シャッタがチャージされた状態のフォーカルプレーンシャッタの正面図である。図３は、シャッタが露光動作を終了した状態のフォーカルプレーンシャッタの正面図である。なお、図２，３では、先幕１０，後幕２０および第１基板３０以外は図示を省略するとともに、最も手前に位置する第１基板３０を一点鎖線で表わす。

図２においては、先幕１０の遮光羽根１１〜１４は、展開して第１基板３０の開口３０ａを覆う遮蔽状態にあり、後幕２０の遮光羽根２１〜２４は、開口３０ａの上方に重なり合って開口３０ａを開放する開放状態にある。すなわち、先幕１０が遮蔽状態、後幕２０が開放状態にあって、露光を阻止している。

図３においては、先幕１０の遮光羽根１１〜１４は、開口３０ａの下方に重なり合って開口３０ａを開放する開放状態にあり、後幕２０の遮光羽根２１〜２４は、展開して開口３０ａを覆う遮蔽状態にある。すなわち、先幕１０が開放状態、後幕２０が遮蔽状態にあって、露光を阻止している。

図２および３に示されるように、回動軸Ｘ１，Ｘ２は、第１基板３０に植設され、先幕従アーム１５の孔１５ａ，先幕主アーム１６の孔１６ａをそれぞれ貫通している。先幕従アーム１５、先幕主アーム１６は、回動軸Ｘ１、Ｘ２にそれぞれ回転可能に取り付けられ、平行リンク機構を構成している。駆動ピン５１は、第１基板３０のレンズ側に取り付けられている不図示の駆動機構に設けられ、円弧溝３０ｂと先幕主アーム１６の孔１６ｂを貫通している。

同様に、回動軸Ｘ３，Ｘ４は、第１基板３０に植設され、後幕従アーム２５の孔２５ａ，後幕主アーム２６の孔２６ａをそれぞれ貫通している。後幕従アーム２５、後幕主アーム２６は、回動軸Ｘ３、Ｘ４にそれぞれ回転可能に取り付けられ、平行リンク機構を構成している。駆動ピン５２も駆動ピン５１と同様に、不図示の駆動機構に設けられ、円弧溝３０ｃと後幕主アーム２６の孔２６ｂを貫通している。

先幕主アーム１６と先幕従アーム１５は、それぞれ４つの連結孔に連結ピン（図４の１７ａ〜１７ｄなど）を貫通させて４枚の遮光羽根１１〜１４を回転可能に軸支している。同様に、後幕主アーム２６と後幕従アーム２５は、それぞれ４つの連結孔に連結ピン（図４の２７ａ〜２７ｄなど）を貫通させて４枚の遮光羽根２１〜２４を回転可能に軸支している。

ここで、図４を参照して、先幕１０と後幕２０について詳細に説明する。図４は、図２のＩ−Ｉ断面図であり、各構成部品の位置関係を明示するために、先幕１０については、回動軸Ｘ２と先幕主アーム１６の４つの連結孔を順次結んだ断面で表わし、後幕２０については、回動軸Ｘ４と後幕主アーム２６の４つの連結孔を順次結んだ断面で表わすものである。

図４に示されるように、４つの連結ピン１７ａ〜１７ｄは、先幕主アーム１６の４つの連結孔をそれぞれ貫通し、遮光羽根１４，１３，１２，１１にそれぞれ連結されている。同様に、４つの連結ピン２７ａ〜２７ｄは、後幕主アーム２６の４つの連結孔をそれぞれ貫通し、遮光羽根２４，２３，２２，２１にそれぞれ連結されている。連結ピン１７ａ〜１７ｄおよび２７ａ〜２７ｄは、ステンレス鋼製であり、黒色塗装が施されている。連結には、例えば、加締めが用いられる。先幕主アーム１６と連結ピン１７ａ〜１７ｄは、第１基板３０の面Ａに隣接しており、後幕主アーム２６と連結ピン２７ａ〜２７ｄは、第２基板３１の面Ｂに隣接している。

なお、図示は省略したが、回動軸Ｘ１と先幕従アーム１５の４つの連結孔を順次結んだ断面および回動軸Ｘ３と後幕従アーム２５の４つの連結孔を順次結んだ断面においても同様の構成である。また、先幕従アーム１５とその連結ピンは、第１基板３０の面Ａに隣接しており、後幕従アーム２５とその連結ピンは、第２基板３１の面Ｂに隣接している。

以上のように構成されたフォーカルプレーンシャッタの動作を説明する。この動作は、図２の状態から図３の状態に移行する過程であり、露光動作と呼ばれる。
上述の駆動機構により、駆動ピン５１は、第１基板３０の円弧溝３０ｂに沿って下方に移動する。これにより、先幕従アーム１５、先幕主アーム１６が回転し、先幕１０の遮光羽根１１〜１４は、展開状態から開口３０ａの下方に向かって走行を開始し、露光動作が開始する。

遮光羽根１１〜１４の走行開始からシャッタ秒時に相当する所定時間後に、駆動ピン５２は、第１基板３０の円弧溝３０ｃに沿って下方に移動する。これにより、後幕従アーム２５、後幕主アーム２６が回転し、後幕２０の遮光羽根２１〜２４は、開口３０ａの上方に重ねられた状態から開口３０ａの下方に向かって走行を開始し、展開して開口３０ａを遮蔽してゆく。遮光羽根２１〜２４が開口３０ａを完全に遮蔽した時点で露光動作が終了する。

なお、駆動ピン５１，５２は、それぞれ遮光羽根１１〜１４，遮光羽根２１〜２４の走行動作の終了付近で、不図示のブレーキ機構により制動される。露光動作が終了した後で不図示のチャージ機構によりチャージ動作が行われると、図３の状態から図２の状態へ復帰する。

再び図４を参照すると、上述した露光動作の際には、第１基板３０の連結ピン側の面の領域Ａは、連結ピン１７ａ〜１７ｄと接触することが避けられない。同様に、第２基板３１の連結ピン側の面の領域Ｂは、連結ピン２７ａ〜２７ｄとの接触が避けられない。従って、領域ＡおよびＢは、連結ピンの摺動による磨耗作用を受ける。

本実施の形態は、第１基板３０および第２基板３１に表面処理を施すことにより、磨耗の進行を抑制するものである。
図５は、第１基板３０の面Ａを直角に切断したときの部分断面図である。基材１は、アルミニウム合金の平板であり、基材１の表面に厚さ約５μｍのニッケルメッキ層２が形成され、ニッケルメッキ層２の表面に極めて薄い黒色酸化物層３が形成されている。

ニッケルメッキ層２は、高硬度、高靭性、高潤滑性を有し、無電解メッキ法により形成される。無電解メッキ法は、電気メッキに比べてメッキ層の厚さの均一性が高い。また、メッキ液の組成を調整することにより、ニッケルメッキ層２中のリン含有率（Ｐ濃度）を変えることができる。黒色酸化物層３は、第１基板３０の面Ａを酸性液で腐食することにより形成される厚さ１μｍ以下の極めて薄い層であり、反射防止の効果がある。

図６は、本実施の形態によるフォーカルプレーンシャッタと従来のフォーカルプレーンシャッタのシャッタ精度を比較するグラフである。従来のフォーカルプレーンシャッタ（従来例）では、本実施の形態の第１基板３０および第２基板３１に対応する第１基板および第２基板は、基材がアルミニウム合金であり、基材表面にブラックアルマイト処理が施されている。ブラックアルマイト処理により、厚さ約２４μｍの酸化アルミニウム層が形成されている。連結ピンは、本実施の形態のものと同じである。

図中、縦軸はシャッタ精度を表わす幕速変化量、横軸はシャッタの作動回数（レリーズ回数）である。従来例では、シャッタの作動回数にほぼ比例して幕速変化量は増加する。一方、本実施の形態のフォーカルプレーンシャッタでは、シャッタの作動回数が増加しても幕速変化量はほとんど増加せず、常に安定した幕速が得られる。黒色酸化物層３は、シャッタの作動回数が数百回程度で磨耗するが、ニッケルメッキ層２が露出した後は、磨耗の進行が抑制されるとともに、ニッケルメッキ層２と連結ピンとの摩擦力が小さく且つ一定となる。その結果、幕速の変化がほとんど生じなり、シャッタ精度が向上する。

摩擦力の指標となる動摩擦係数については、従来例の酸化アルミニウム層と連結ピンとの間では０．０６８であり、本実施の形態のニッケルメッキ層２と連結ピンとの間では０．０３１であり、従来例の５０％以下であった。

本実施の形態で用いられるニッケルメッキ層２は、前述したように、メッキ層中のＰ濃度を変えることができる。ニッケルメッキ層２中のＰ濃度を調整することによって、メッキ層に内在するピンホールの数を少なくし、メッキ層の内部応力を小さくでき、その結果、耐食性が向上する。

ＪＩＳに準拠する塩水噴霧試験を２４時間行ったところ、ニッケルメッキ層２中のＰ濃度が３〜１５重量％でほとんど腐食が発生せず、７〜１４重量％で全く腐食が発生しなかった。

本実施の形態では、第１基板３０の領域Ａにニッケルメッキ層２を設けた例を説明したが、第２基板３１の領域Ｂについても同様に設けることができる。また、ニッケルメッキ層は、領域ＡまたはＢのような基板の一部分に限られず、連結ピン側の全面に設けてもよく、基板の表裏全面に設けてもよい。
さらに、本発明のフォーカルプレーンシャッタに、折り曲げ部が設けられたアームを応用すると、より一層、基板と連結ピンとの摩擦力が小さくなり、シャッタ精度が向上する。

本発明の実施の形態に係るフォーカルプレーンシャッタの分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係るシャッタがチャージされた状態のフォーカルプレーンシャッタの正面図である。 本発明の実施の形態に係るシャッタが露光動作を終了した状態のフォーカルプレーンシャッタの正面図である。 図２のＩ−Ｉ断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１基板３０の領域Ａを直角に切断したときの部分断面図である。 本実施の形態に係るフォーカルプレーンシャッタと従来のフォーカルプレーンシャッタのシャッタ精度を比較するグラフである。

符号の説明

１：基材
２：ニッケルメッキ層
３：黒色酸化物層
１０：先幕
１１〜１４：遮光羽根
１５：先幕従アーム
１６：先幕主アーム
１７ａ〜１７ｄ：連結ピン
２０：後幕
２１〜２４：遮光羽根
２５：後幕従アーム
２６：後幕主アーム
２７ａ〜２７ｄ：連結ピン
３０：第１基板
３１：第２基板

Claims (5)

1. 複数枚の遮光羽根をそれぞれ有する先幕および後幕と、
   前記複数枚の遮光羽根を連結ピンを介して回動可能に軸支するアーム部材と、
   前記アーム部材の回動軌跡面に平行且つ隣接して配置される開口を有する基板とを具備し、
   前記基板は、前記連結ピンが接触する表面にニッケルメッキ層を有することを特徴とするフォーカルプレーンシャッタ。
2. 請求項１に記載のフォーカルプレーンシャッタにおいて、
   前記基板は、前記ニッケルメッキ層の表面に黒色酸化物層が形成されていることを特徴とするフォーカルプレーンシャッタ。
3. 請求項１または２に記載のフォーカルプレーンシャッタにおいて、
   前記ニッケルメッキ層は、リンの含有率が３〜１５重量％であることを特徴とするフォーカルプレーンシャッタ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のフォーカルプレーンシャッタにおいて、
   前記ニッケルメッキ層は、動摩擦係数が０．０２〜０．０６の範囲であることを特徴とするフォーカルプレーンシャッタ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のフォーカルプレーンシャッタに用いられることを特徴とする開口を有する基板。

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