JP2007298866A - シャッタ装置、カメラ、シャッタ装置の製造方法および加締ピン - Google Patents

Abstract

【課題】シャッタ動作の際の繰り返し衝撃力によるアームの損傷を防止すること。
【解決手段】シャッタ装置は、カシメピン４０と、カシメピン４０が取り付けられる遮光羽根１１(１２〜１４，２１〜２４)と、カシメピン４０を介して遮光羽根１１(１２〜１４，２１〜２４)と相対運動するアーム１５（１６，２５，２６）と、カシメピン４０とアーム１５（１６，２５，２６）との間に設けられる衝撃吸収部５０とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、シャッタ装置、そのシャッタ装置を備えるカメラおよびシャッタ装置の製造方法に関する。

一般的なフォーカルプレーンシャッタでは、複数枚のシャッタ羽根がそれぞれ加締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、複数枚のシャッタ羽根は、開口を有する基板表面に沿って走行し開口の開閉動作を行う。開閉動作の終了時には急激にアームの回動を停止するため、加締ピンはアームから衝撃力を受ける。アームとカシメピンとの間で繰り返し発生する衝撃力によってアームとカシメピンとの間で磨耗が進行する。そこで、磨耗を抑制して磨耗粉の発生を防止するために、磨耗しやすいカシメピンの表面硬度をアームの表面硬度よりも大きくする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３２５５５３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、加締ピンからの磨耗粉の発生は抑制されるが、繰り返し衝撃力によるアームの損傷は防止するのが困難である。

（１）本発明の請求項１に係る発明のシャッタ装置は、加締ピンと、加締ピンが取り付けられるシャッタ羽根と、加締ピンを介してシャッタ羽根と相対運動するアーム部材と、前記加締ピンとアーム部材との間に設けられる衝撃吸収部材とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２に係る発明は、請求項１に記載のシャッタ装置において、衝撃吸収部材は、加締ピンがアーム部材に嵌合する嵌合周面に沿って設けられることを特徴とする。
（３）請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のシャッタ装置において、衝撃吸収部材は、樹脂を素材とすることを特徴とする。
（４）請求項４に係る発明は、請求項３に記載のシャッタ装置において、樹脂は、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂またはシリコーンゲルであることを特徴とする。
（５）請求項５に係る発明のカメラは、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシャッタ装置を備えることを特徴とする。
（６）請求項６に係る発明のシャッタ装置の製造方法は、加締ピンと、加締ピンが取り付けられるシャッタ羽根と、加締ピンを介してシャッタ羽根と相対運動するアーム部材と、加締ピンとアーム部材との間に設けられる衝撃吸収部材とを備えるシャッタ装置の製造方法であって、加締ピンの嵌合周面に衝撃吸収部材を形成する工程と、衝撃吸収部材が設けられた加締ピンをアーム部材に嵌合させる工程と、加締ピンをシャッタ羽根に加締める工程とを含むことを特徴とする。
（７）請求項７に係る発明は、請求項６に記載のシャッタ装置の製造方法において、衝撃吸収部材は、樹脂を素材として形成することを特徴とする。
（８）請求項８に係る発明の加締ピンは、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシャッタ装置に用いる加締ピンであって、アーム部材に嵌合する嵌合周面に沿って衝撃吸収部材が設けられていることを特徴とする。
（９）請求項９に係る発明は、請求項８に記載の加締ピンにおいて、衝撃吸収部材は、樹脂を素材とすることを特徴とする。
（１０）請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の加締ピンにおいて、樹脂は、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂またはシリコーンゲルであることを特徴とする。

本発明によれば、シャッタ羽根とアーム部材の相対運動によって加締ピンとアーム部材との間に生じる衝撃力を衝撃吸収部材により緩和することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態による一眼レフデジタルカメラの全体構成図である。一眼レフデジタルカメラ１では、カメラボディ２に撮影レンズ３が交換可能に取り付けられる。カメラボディ２は、クイックリターンミラー４、ペンタプリズム５、接眼レンズ６、サブミラー７、焦点検出装置８、撮像素子９およびシャッタ装置１００を備えている。シャッタ装置１００はフォーカルプレーンシャッタであり、撮像素子９に近接して配置されている。また、撮影レンズ３は、その鏡筒内にレンズ、絞りなどからなる撮影光学系を有する。

撮影レンズ３を透過した被写体からの光束Ｌは、その一部がクイックリターンミラー４により図中上方に反射され、ペンタプリズム５および接眼レンズ６を介して撮影者の目に達する。一方、光束Ｌの他の一部はクイックリターンミラー４を透過し、サブミラー７により図中下方に反射されて焦点検出装置８へ導かれる。シャッターがレリーズされると、フォーカルプレーンシャッタ１００が動作を開始し、クイックリターンミラー４とサブミラー７が跳ね上げられて撮影光路から退避する。撮影レンズ３を透過した光束Ｌのすべては撮像素子９へ導かれ、撮像素子９に被写体像が形成される。

図２、図３は、本発明の実施の形態によるシャッタ装置１００（フォーカルプレーンシャッタ１００）の全体構成図である。図２はシャッタがチャージされた状態、図３はシャッタがレリーズされて露光動作が終了した状態を示す。図２、図３に示されるフォーカルプレーンシャッタ１００は、先幕１０、後幕２０およびシャッタ基板３０を備えている。

先幕１０は、４枚の遮光羽根（シャッタ羽根）１１〜１４と先幕主アーム１６と先幕従アーム１５とを含む。先幕主アーム１６は軸受孔１６ａ，１６ｂと４つの連結孔１６ｃとを有し、先幕従アーム１５は軸受孔１５ａと４つの連結孔１５ｃとを有する。それぞれ４つの連結孔１６ｃ，１５ｃにカシメピン（不図示）を嵌合させ、これらのカシメピンを４枚の遮光羽根１１〜１４に加締めることにより、先幕主アーム１６と先幕従アーム１５は、遮光羽根１１〜１４を回転可能に保持する。

後幕２０は、４枚の遮光羽根（シャッタ羽根）２１〜２４と後幕主アーム２６と後幕従アーム２５とを含む。後幕２０も先幕１０と同様に、後幕主アーム２６は軸受孔２６ａ，２６ｂと４つの連結孔２６ｃとを有し、後幕従アーム２５は軸受孔２５ａと４つの連結孔２５ｃとを有する。それぞれ４つの連結孔２６ｃ，２５ｃにカシメピン（不図示）を嵌合させ、これらのカシメピンを４枚の遮光羽根２１〜２４に加締めることにより、後幕主アーム２６と後幕従アーム２５は、遮光羽根２１〜２４を回転可能に保持する。

図２では、先幕１０の遮光羽根１１〜１４は、展開してシャッタ基板３０に形成された開口窓３０ａを覆う遮蔽状態にあり、後幕２０の遮光羽根２１〜２４は、開口窓３０ａの上方に重なり合って開口窓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では、先幕１０の遮光羽根１１〜１４は、開口窓３０ａの下方に重なり合って開口窓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。

回動軸Ｘ１，Ｘ２は、シャッタ基板３０に植設され、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する。先幕主アーム１６の軸受孔１６ｂを貫通している駆動ピン３１は、シャッタ基板３０のレンズ側（図２，３中、手前側）に設置されている不図示の駆動機構に設けられており、駆動ピン３１が回動軸Ｘ２周りに円弧運動することにより、先幕１０の露光動作が行われる。

同様に、回動軸Ｘ３，Ｘ４もシャッタ基板３０に植設され、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する。後幕主アーム２６の軸受孔２６ｂを貫通している駆動ピン３２も駆動ピン３１と同様に、上述の不図示の駆動機構に設けられており、駆動ピン３２が回動軸Ｘ４周りに円弧運動することにより、後幕２０の走行（露光動作）が行われる。

図２のシャッタチャージ状態から図３の露光動作終了状態までのシャッタ動作は次の順番で行われる。先ず、シャッタがレリーズされると、遮光羽根１１〜１４が先幕従アーム１５、先幕主アーム１６の回動により、開口窓３０ａの上から下へ走行して開口窓３０ａを開いていく。一定時間経過後に、開口窓３０ａの上方に重なり合っていた遮光羽根２１〜２４が後幕従アーム２５、後幕主アーム２６の回動により、走行を開始しつつ展開して開口窓３０ａを覆っていく。

遮光羽根１１〜１４は、駆動ピン３１がブレーキ部材４１に衝突して先幕従アーム１５、先幕主アーム１６の回動が急停止することにより、走行の終了直前で急激に運動エネルギーを失って停止する。遮光羽根２１〜２４も、駆動ピン３２がブレーキ部材４２に衝突して後幕従アーム２５、後幕主アーム２６の回動が急停止することにより、走行の終了直前で急激に運動エネルギーを失って停止する。遮光羽根２１〜２４が開口窓３０ａを完全に遮蔽した時点で露光動作が終了する。

この一連のシャッタ動作では、露光動作終了の際に作用する慣性のために、各々の遮光羽根に取り付けられた各々のカシメピンは、これらのカシメピンが嵌合しているアームから衝撃力を受ける。この衝撃力は、カシメピンの嵌合周面とアームの連結孔との間でシャッタをレリーズする度に繰り返し発生する。さらに、このような繰り返しのシャッタレリーズにより、カシメピンの嵌合周面とアームの連結孔内面との間で繰り返し摺動する。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、フィルム消費の心配をせずに済むので、銀塩フィルム用のカメラよりも必然的にシャッタレリーズ回数が多くなる傾向にある。そのため、衝撃力を受ける回数も多くなり、摺動距離が累積して総計も長くなる。

本実施の形態のフォーカルプレーンシャッタ１００においては、カシメピンとアームとの間に生じる衝撃力を緩和することにより、アームの損傷を防止し、摩擦による磨耗粉の発生を抑制することが可能である。

図４は、本発明の実施の形態によるフォーカルプレーンシャッタに用いられる加締連結構造を模式的に示す断面図である。以下、アームの代表として先幕従アーム１５、遮光羽根の代表として遮光羽根１１を選んで説明する。図４に示される加締めによる連結構造では、アーム１５と遮光羽根１１は、カシメピン４０を介して相互に回転運動可能に連結されている。カシメピン４０は、軸心ＡＸに対して回転対称形状を呈しており、頭部４１、軸部４２および足部４３を有しており、軸部４２の周面には衝撃吸収部５０が設けられている。カシメピン４０の機能としては、足部４３が遮光羽根１１を挟持して固定し、軸部４２より径の大きい頭部４１が遮光羽根１１が抜け落ちないように阻止し、軸部４２がアーム１５の連結孔１５ｃに嵌合し、アーム１５の回動（円弧運動）による力を受けるともに連結孔１５ｃに対する回転軸となっている。したがって、軸部４２の周面に設けられた円筒状の衝撃吸収部５０には、アーム１５の回動による力および連結孔１５ｃとの摺動による摩擦力が作用する。上述したように、アーム１５の回動による力は、回動終了時（露光動作終了時）には衝撃力となる。

先幕従アーム１５は、例えば、チタン材表面に無電解ＮｉＰメッキが施され、メッキ層の表面に黒色酸化処理がなされている。遮光羽根１１は、例えば、薄板のＣＦＲＰ(炭素繊維強化プラスチック)を積層した複合材に黒色潤滑塗装が施されている。カシメピン４０は、例えば、ステンレス鋼ＳＵＳ４３０（ＪＩＳ規定）で作製されている。円筒状の衝撃吸収部５０は、例えば、ポリウレタンで作製されており、金属やセラミックなどに比べて軟らかく弾力性に富み、さらに耐磨耗性にも優れている。

図５は、本発明の実施の形態によるカシメピン４０を模式的に示す断面図である。図４で説明したように、カシメピン４０は、頭部４１、軸部４２および足部４３を有している。頭部４１、軸部４２および足部４３は同一材料で一体に製作してもよいし、異種材料で製作してもよい。頭部４１、軸部４２および足部４３を製作した後に、軸部４２の周面に衝撃吸収部５０を配設する。この配設方法としては、軸部４２をポリウレタンチューブの内周面に嵌入してもよいし、金型を用いたインジェクションにより軸部４２の周囲のみにポリウレタン樹脂層を形成してもよい。

図６は、本発明の実施の形態によるフォーカルプレーンシャッタに用いられる加締連結方法を説明する模式的な断面図である。図６（ａ）は加締め加工前、図６（ｂ）は加締め加工後の状態を示している。図６（ａ）に示されるように、カシメピン４０（図５参照）の軸部４２をアーム１５の連結孔１５ｃに嵌合させ、足部４３をシャッタ羽根１１のカシメ孔１１ｃに挿入する。続いて図６（ｂ）に示されるように、足部４３を外側に折り曲げ変形させる加締めによりシャッタ羽根１１を機械的に挟持する。これにより、加締連結構造が完成する。以上の説明では、先幕従アーム１５、遮光羽根１１を例に挙げたが、先幕主アーム１６、後幕従アーム２５および後幕主アーム２６、ならびに遮光羽根１２〜１４、２１〜２４についても同様である。

〈実施例〉
次に、本実施の形態によるフォーカルプレーンシャッタ１００の耐久試験とその結果について説明する。図４に示される加締連結構造を有するフォーカルプレーンシャッタ１００では、カシメピン４０の材料としてステンレス鋼ＳＵＳ４３０を用い、衝撃吸収部５０として円筒状のポリウレタン樹脂を軸部４２の周面に配設している。一方、図４と同じ加締連結構造であるが、衝撃吸収部５０を設けないフォーカルプレーンシャッタをこの耐久試験の比較例とした。軸部４２の周面に配設された衝撃吸収部５０の外径は１．６ｍｍであり、比較例のカシメピンの軸部の外径も１．６ｍｍである。すなわち、本実施の形態の加締連結構造でも比較例の加締連結構造でもアームの連結孔に対するクリアランスは同寸法である。なお、アームも共通であり、上述したチタン製である。

耐久試験では、幕速（シャッタ羽根の走行速度に対応）２．９ｍｓｅｃで２０万回の繰り返しシャッタレリーズを実施した。耐久試験後、比較例のフォーカルプレーンシャッタではアームの連結孔の変形（孔拡がり等）が発生したが、本実施の形態のフォーカルプレーンシャッタ１００ではアームの連結孔の変形や損傷は認められなかった。これは、衝撃吸収部５０が弾力性をもち、露光動作終了時の衝撃力を緩和するためである。さらに、本実施の形態では、衝撃吸収部５０と連結孔の内周面とが摺動しても、磨耗粉の発生がほとんど無いという結果が得られた。これは、衝撃吸収部５０が連結孔の内周面との摺動に対して良好な耐磨耗性をもつことが大きな理由である。

以上説明したように、本実施の形態によるフォーカルプレーンシャッタ１００は、カシメピン４０の軸部４２の周面に衝撃吸収部５０を配設したので、アームの連結孔の変形や損傷を防止することができ、また、磨耗粉の発生も防止することができる。

また、このフォーカルプレーンシャッタ１００を搭載した一眼レフデジタルカメラ１（図１参照）は、アームの連結孔の変形や損傷がなくなるので、シャッタレリーズ回数が増加しても当初のシャッタ性能（例えば、シャッタ秒時）が維持される。また、摺動による磨耗粉もほとんど全く発生しなくなるので、磨耗粉による撮像素子９の受光面の汚染を防止できる。したがって、撮像に際して常に良好な画質が得られる。これらの効果は、シャッタレリーズ回数が多くなる傾向にあるデジタルカメラにおいては特に大きい。

上記の実施の形態では様々な変形例が考えられる。例えば、カシメピン４０の衝撃吸収部５０の材質として、ポリウレタン樹脂に限らず、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂またはシリコーンゲルを用いることができ、これらの他にも、軟らかく弾力性に富み耐磨耗性に優れている樹脂やプラスチックを用いることができる。また、カシメピン４０の軸部４２全体を上記の樹脂やプラスチックで製作し熱加締めにより締結してもよいし、足部４３以外のすべてを上記の樹脂やプラスチックで製作してもよい。さらに、衝撃吸収部５０をカシメピン４０の軸部４２に設ける代わりに、アームの連結孔の内周面に設けてもよい。なお、本実施の形態のフォーカルプレーンシャッタ１００および上記変形例のカシメピンを用いたフォーカルプレーンシャッタは、一眼レフデジタルカメラに限らず、フィルムタイプの一眼レフカメラにも適用できる。

本発明の実施の形態による一眼レフデジタルカメラの概略構成図である。 実施の形態によるシャッタ装置（フォーカルプレーンシャッタ）の全体構成図であり、シャッタがチャージされた状態を示す。 実施の形態によるシャッタ装置（フォーカルプレーンシャッタ）の全体構成図であり、露光動作終了状態を示す。 実施の形態によるフォーカルプレーンシャッタに用いられる加締連結構造を模式的に示す断面図である。 実施の形態によるカシメピン４０を模式的に示す断面図である。 実施の形態によるフォーカルプレーンシャッタに用いられる加締連結方法を説明する模式的な断面図である。

符号の説明

１：一眼レフデジタルカメラ １０：先幕
１１〜１４：遮光羽根 １５：先幕従アーム
１６：先幕主アーム １５ｃ，１６ｃ：連結孔
２０：後幕 ２１〜２４：遮光羽根
２５：後幕従アーム ２６：後幕主アーム
２５ｃ，２６ｃ：連結孔 ４０：カシメピン
４１：頭部 ４２：軸部
４３：足部 ５０：衝撃吸収部
１００：シャッタ装置（フォーカルプレーンシャッタ）

Claims (10)

1. 加締ピンと、
   前記加締ピンが取り付けられるシャッタ羽根と、
   前記加締ピンを介して前記シャッタ羽根と相対運動するアーム部材と、
   前記加締ピンとアーム部材との間に設けられる衝撃吸収部材とを備えることを特徴とするシャッタ装置。
2. 請求項１に記載のシャッタ装置において、
   前記衝撃吸収部材は、前記加締ピンが前記アーム部材に嵌合する嵌合周面に沿って設けられることを特徴とするシャッタ装置。
3. 請求項１または２に記載のシャッタ装置において、
   前記衝撃吸収部材は、樹脂を素材とすることを特徴とするシャッタ装置。
4. 請求項３に記載のシャッタ装置において、
   前記樹脂は、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂またはシリコーンゲルであることを特徴とするシャッタ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のシャッタ装置を備えることを特徴とするカメラ。
6. 加締ピンと、前記加締ピンが取り付けられるシャッタ羽根と、前記加締ピンを介して前記シャッタ羽根と相対運動するアーム部材と、前記加締ピンとアーム部材との間に設けられる衝撃吸収部材とを備えるシャッタ装置の製造方法であって、
   前記加締ピンの嵌合周面に前記衝撃吸収部材を形成する工程と、
   前記衝撃吸収部材が設けられた加締ピンを前記アーム部材に嵌合させる工程と、
   前記加締ピンを前記シャッタ羽根に加締める工程とを含むことを特徴とするシャッタ装置の製造方法。
7. 請求項６に記載のシャッタ装置の製造方法において、
   前記衝撃吸収部材は、樹脂を素材として形成することを特徴とするシャッタ装置の製造方法。
8. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のシャッタ装置に用いる加締ピンであって、
   前記アーム部材に嵌合する嵌合周面に沿って衝撃吸収部材が設けられていることを特徴とする加締ピン。
9. 請求項８に記載の加締ピンにおいて、
   前記衝撃吸収部材は、樹脂を素材とすることを特徴とする加締ピン。
10. 請求項９に記載の加締ピンにおいて、
    前記樹脂は、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂またはシリコーンゲルであることを特徴とする加締ピン。

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