JP2008257145A - 制動機構用摩擦部材およびシャッタ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】仮に制動回数が多くとも、液体潤滑剤の飛散が生じなく、しかも安定したブレーキ力を得ることができる制動機構用摩擦部材およびシャッタ機構を提供すること。
【解決手段】被制動部材６，７を制動する摩擦力を生じさせる制動機構用摩擦部材１４，１６である。その摩擦部材１４，１６は、固体潤滑剤と金属材料とを含む成形体で構成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、制動機構用摩擦部材およびシャッタ機構に関する。

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求められている。また、デジタルカメラ用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解放されるので、必然的にシャッタレリーズ回数が多くなり、耐久性のさらなる向上が不可欠となってきている。

上記要求項目の実現には、シャッタ停止時の衝撃力を減衰する制動機構となるブレーキ性能の向上が非常に重要となる。

制動機構としては、たとえば制動レバーが用いられ、制動レバーが回動するには、皿バネの押圧力でワッシャと制動レバーとの間に摩擦力が作用し、この摩擦力で駆動レバーの回転エネルギーが吸収される。

ワッシャと制動レバーとの摩擦面には、耐摩耗性の改善と摩擦力（即ち、ブレーキ力）の調整等を目的として、微少量の潤滑油が滴下されている。つまり、一般的なブレーキと異なり、一定の距離（ストローク）を、適当なブレーキ力がかかりながら回動することにより、シャッタ停止時の衝撃を緩和する機構となっている。

ところが、最近では、デジタルカメラが主流となり、フィルム消費から解放されたユーザーのレリーズ回数は極端に増加する傾向にあり、結果として、液体潤滑剤の飛散が生じ、場合によっては、撮像センサに液体潤滑剤が付着してしまい、撮像画像への悪影響が生じることも懸念されるようになってきている。

なお、下記の特許文献１に示すように、ワッシャの材質として、CFRP（炭素繊維強化複合材料）の使用が検討され、摩耗によるワッシャ厚の減少や表面保護状態の変化を防止することが試みられている。
特開平８−５４６６３号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、仮に制動回数が多くとも、液体潤滑剤の飛散が生じなく、しかも安定したブレーキ力を得ることができる制動機構用摩擦部材およびシャッタ機構を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る制動機構用摩擦部材は、
該被制動部材を制動する摩擦力を生じさせる制動機構用摩擦部材であって、
固体潤滑剤と金属材料とを含む成形体で構成してある。

好ましくは、前記成形体が金属射出成形（ＭＩＭ）により成形される。

好ましくは、前記成形体中の固体潤滑剤の含有量が、成形体全体に対して１０〜３０重量％である。

好ましくは、前記固体潤滑剤の粒径は０．５〜５μｍである。

好ましくは、前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイトのうちいずれかからなる。

本発明のシャッタ機構は、
開口が形成された基板と、
前記開口を開閉するシャッタ部材と、
前記シャッタ部材を駆動する駆動レバーと、
前記駆動レバーの移動経路に設けられ、前記駆動レバーが衝突することにより移動する制動レバーとを有し、
前記制動レバーは、上記のいずれかに記載の制動機構用摩擦部材で構成してある。

このシャッタ機構には、
前記制動レバーを支持する支持軸と、
前記支持軸に前記制動レバーを挟み込むように介装され、前記制動レバーとの間に摩擦力を発生させる摩擦部材とを備えられていても良い。

また、このシャッタ機構には、
前記駆動レバーに前記制動レバーが衝突することにより前記制動レバーが移動する方向に設けられ、前記制動レバーの移動を制限するストッパ部材が備えられていても良い。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１はカメラのフォーカルプレーンシャッタ機構を示す概略図、
図２は図１に示すフォーカルプレーンシャッタ機構における開口とシャッタ羽根との関係を示す概略図、
図３は図１に示すフォーカルプレーンシャッタ機構において、先シャッタを駆動した状態を示す概略図、
図４はカメラのフォーカルプレーンシャッタ機構における制動機構の一例を示す分解斜視図である。

本発明の一実施形態に係るデジタルカメラには、図１〜図３に示すフォーカルプレーンシャッタが装着してある。フォーカルプレーンシャッタは、開口１ａが形成された基板１を有する。図２に示すように、基板１の開口１ａには、先シャッタ１２と、後シャッタ１３とが開閉自在に装着してある。各シャッタ１２および１３は、それぞれ複数（図示では各４枚）のシャッタ羽根１２ａ〜１２ｄおよび１３ａ〜１３ｄで構成され、各リンク機構２０および２２により、それぞれ連動して動作するようになっている。

先シャッタ１２を駆動するためのリンク機構２０は、リンクピン２４を介して、図１および図３に示す駆動レバー６と連結してある。駆動レバー６は、回動軸６ａを中心として、基板１に対して回動可能に保持してある。駆動レバー６には、スプリング８が連結してあり、スプリング８の弾力性で、駆動レバー６を回動させ、リンクピン２４をリンク溝１０に沿って時計回り方向に押し下げる方向に力が作用している。

スプリング８の弾力性で、駆動レバー６を回動させ、リンクピン２４をリンク溝１０に沿って時計回り方向に押し下げた状態を図３に示す。その状態では、図２に示すリンク機構２０がリンクピン２４の動きに合わせて時計回り方向に回動させられ、シャッタ羽根１２ａ〜１２ｄから成る先シャッタ１２が開口１ａを閉じている状態から開く状態へと移動する。

図１および図３に示すように、リンクピン２４がリンク溝１０に沿ってリンク溝１０の下側端部に衝突する衝撃力を和らげると共に、レバー６の跳ね返りを防止するために、リンク溝１０の下側端部近傍には、制動レバー１４が基板１に対して回動自在に装着してある。また、制動レバー１４自体の時計回り方向の回動を制限するために、制動レバー１４の近くには、弾力性部材で構成してあるストッパ用ローラ１５ａが基板１に取り付けられている。

シャッタ羽根１２ａ〜１２ｄから成る先シャッタ１２が開口１ａを開ける前には、図１に示すように、リンクピン２４はリンク溝１０の上側端部に位置し、その状態で、駆動レバー６の回動先端に対して、先羽根係止レバー２が係合する。そのため、駆動レバー６がスプリング力で時計回りに回転することが停止させられている。

先羽根係止レバー２は、回動軸２ａを介して基板１に対して回動自在に取り付けられ、スプリング４により、レバー２は、反時計回り方向に回動力が付与され、外力が作用しない状態では、レバー２は、駆動レバー６の回動先端に係止し続ける。すなわち、図２に示すように、先シャッタ１２が開口１ａを閉じた状態を維持する。レバー２には、カメラのシャッタボタンに連動して駆動される図示省略してあるアクチュエータにより時計回り方向の回動力が作用し、駆動レバー６との係合が外れるようになっている。

レバー２との係合が外れた駆動レバー６は、スプリング力により回動し、リンクピン２４はリンク溝１０に沿って下側端部方向に移動する。その際に、駆動レバー６が制動レバー１４に衝突し、その衝撃力を和らげると共に、レバー６の跳ね返りを防止する。

図２に示す後シャッタ１３を駆動するためのリンク機構２２は、リンクピン２６を介して、図１および図３に示す駆動レバー７と連結してある。駆動レバー７は、回動軸７ａを中心として、基板１に対して回動可能に保持してある。駆動レバー７には、スプリング９が連結してあり、スプリング９の弾力性で、駆動レバー７を回動させ、リンクピン２６をリンク溝１１に沿って時計回り方向に押し下げる方向に力が作用している。

スプリング９の弾力性で、駆動レバー７を回動させ、リンクピン２６をリンク溝１０に沿って時計回り方向に押し下げた状態は図示省略してある。その状態では、リンク機構２２がリンクピン２６の動きに合わせて時計回り方向に回動させられ、シャッタ羽根１３ａ〜１３ｄから成る後シャッタ１３が開口１ａを開いている状態から閉じている状態に素早く移動する。

リンクピン２６がリンク溝１１に沿ってリンク溝１１の下側端部に衝突する衝撃力を和らげると共に、レバー７の跳ね返りを防止するために、リンク溝１１の下側端部近傍には、制動レバー１６が基板１に対して回動自在に装着してある。また、制動レバー１６自体の反時計回り方向の回動を制限するために、制動レバー１６の近くには、弾力性部材で構成してあるストッパ用ローラ１５ｂが基板１に取り付けられている。

シャッタ羽根１３ａ〜１３ｄから成る先シャッタ１３が開口１ａを閉じる前には、図１に示すように、リンクピン２６はリンク溝１１の上側端部に位置し、その状態で、駆動レバー７の回動先端に対して、後羽根係止レバー３が係合する。そのため、駆動レバー７がスプリング力で時計回りに回転することが停止させられている。

後羽根係止レバー３は、回動軸３ａを介して基板１に対して回動自在に取り付けられ、スプリング５により、レバー３は、反時計回り方向に回動力が付与され、外力が作用しない状態では、レバー３は、駆動レバー７の回動先端に係止し続ける。レバー３には、レバー２を駆動するためのアクチュエータと同期して０．０１〜０．００１秒後に駆動される駆動される図示省略してあるアクチュエータにより時計回り方向の回動力が作用し、駆動レバー７との係合が外れるようになっている。

レバー３との係合が外れた駆動レバー７は、スプリング力により回動し、リンクピン２６はリンク溝１１に沿って下側端部方向に移動する。その際に、駆動レバー７が制動レバー１６に衝突し、その衝撃力を和らげると共に、レバー７の跳ね返りを防止する。

すなわち、カメラのシャッタボタンが押されると、レバー２および３が所定の時間差をおいて、スプリング４，５のスプリング力に抗しつつ、回動軸２ａ，３ａを中心に時計方向に回動駆動されて、レバー６，７とレバー２，３との係合が順次解除され、先羽根駆動レバー６及び後羽根駆動レバー７がバネ８，９の力で軸６ａ，７ａの回りに回動させられる。そのため、先シャッタ１２が開口１ａを開いた直後に、後シャッタ１３が開口１ａを閉じ、アパーチャー１ａを通過する光量が調整される。

制動レバー１４，１６は、例えば図４に示す機構により、そのトルクが調整される。図４の例では、制動レバー１４，１６を基板１上で支持する支持軸１７に一対のワッシャ１８が制動レバー１４，１６を挟み込むように介装され、皿バネ１９によりワッシャ１８が制動レバー１４，１６側に押しつけられる。

制動レバー１４，１６が回動する際には、皿バネ１９の押圧力でワッシャ１８と制動レバー１４，１６との間に摩擦力が発生し、この摩擦力でレバー６，７の回転エネルギーが吸収される。なお、図４の例では、ワッシャ１８の厚さに応じてブレーキ力が変化するのでシャッタ組み付け時には、予め用意された数種類の厚さのワッシャから適切な厚さのものを１組選びだして、ブレーキ力を一定に調整している。

従来では、ワッシャ１８と制動レバー１４，１６との摩擦面には、耐摩耗性の改善と摩擦力（即ち、ブレーキ力）の調整等を目的として、微少量の潤滑油が滴下されている。つまり、一般的なブレーキと異なり、一定の距離（ストローク）を、適当なブレーキ力がかかりながら回動することにより、先シャッタ１２または後シャッタ１３停止時の衝撃を緩和する機構となっている。

すなわち、ブレーキ力が強すぎれば、一定の角度回転をしないので、シャッタ用羽根に掛かる衝撃が大きくなり、羽根の破損などにつながるおそれがある。また逆にブレーキ力が弱すぎれば、ブレーキとして停止させる機能が低下してしまう。したがって、微妙な範囲にブレーキ力を調整するために潤滑油が必要であった。

しかしながら、従来のように潤滑油を使用すると、潤滑油の飛散が生じ、場合によっては、撮像センサに液体潤滑剤が付着してしまい、撮像画像への悪影響が生じることも懸念されるようになってきている。

これに対して、本実施形態では、潤滑油などの液体潤滑剤を用いることなく、レバー１４，１６およびワッシャ１８のうちの少なくとも一つの部材を、金属射出成形（ＭＩＭ）で成形してある成形体であって、固体潤滑剤と金属材料とを含む成形体（ＭＩＭ成形体）で構成してある。好ましくは、レバー１４，１６を、ＭＩＭ成形体で成形し、ワッシャ１８を、カーボン繊維による繊維強化プラスチックで構成してある。あるいは、レバー１４，１６およびワッシャ１８の全てをＭＩＭ成形体で成形してある。あるいは、ワッシャ１８をＭＩＭ成形体で成形し、レバー１４，１６をＮｉ−Ｐメッキされた鋼材で構成しても良い。

ＭＩＭ成形体に含まれる金属粉末としては、ステンレス鋼、チタン、チタン合金、ニッケル、鉄ニッケル合金、ニッケル・コバルト合金、銅、銅合金、タングステン合金、モリブデン合金等が例示される。通常のＭＩＭ成形では、各金属粉末はバインダーと共に混練するが、本実施形態では、０．５〜５μｍ程度の大きさ（粒径）の二硫化モリブデンを、固体潤滑剤として、全体に対して１０〜３０重量％の割合で混入して混練し、射出成形用の造粒処理を行った。なお、固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン以外に、二硫化タングステン、グラファイトなどが用いられる。

本実施形態において、固体潤滑剤の含有量が少なすぎると、潤滑性が乏しくなる傾向にあり、含有量が多すぎると、成形体中の金属成分の割合低下となり、制動機構用摩擦部材としてのレバーやワッシャの強度が低下する傾向にある。したがって、固体潤滑剤の含有割合は、上記の範囲が好ましい。

また、本実施形態において、固体潤滑剤の粒径が小さすぎると、ＭＩＭ成形体中での分散がしにくくなる傾向にあり、粒径が大きすぎると、潤滑性の部分的なばらつきが発生することもある。したがって、固体潤滑剤の粒径は、上記の範囲が好ましい。

前述のようにして準備した造粒を、通常のＭＩＭ成形と同様に、所定の金型を使って成形後、脱脂、焼結処理を行うことで、二硫化モリブデン粉末を含むＭＩＭ金属成形体部品を得ることができる。この様にして得られた固体潤滑剤入りＭＩＭ成形体を、たとえば制動レバー１４，１６を用いることで、潤滑油を用いることなく制動レバー１４，１６とワッシャ１８の面との摩擦力を一定に維持することができ、ブレーキ力の安定と、液体潤滑剤の飛散防止に大きく貢献することができる。

以上説明した様に、本実施形態では、固体潤滑剤入りの金属制動レバー１４，１６を用いることにより、耐久回数の増加に伴うグリース飛散を防止することができると共に、これまでと同等の耐久性を同時に確保する事ができる。

また、本実施形態は、デジタルカメラに適用した場合に効果が大きいが、フィルムを用いるカメラにももちろん適用できる。

以下、さらに詳細な実施例に基づき説明する。

実施例１
ＭＩＭ用金属粉末として、ステンレス鋼（SUS630）、バインダー、二硫化モリブデン粉末(固体潤滑剤）を用意し、これらを混練機にて十分混練し、射出成形用の造粒処理を行った。二硫化モリブデン粉末の粒径は２μｍであり、混入率は２０重量％であった。

ＭＩＭ用成形機に別途作製した先シャッタ用制動レバー形状の金型をセットし、上記材料を使って射出成形を行った後、乾燥、脱脂、焼結処理を行い、ＭＩＭ製の制動レバー部品を作製した。次に、同様の工程で、後シャッタ用の制動レバー部品を作製した。

このようにして得られた両部品を、図４に示す制動レバー１４，１６として用い、ワッシャ１８としてはカーボンファイバー強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のワッシャを用いた。また、ＭＩＭ成形体からなるレバー部品と、ＣＦＲＰ製ワッシャ部品との摩擦面には潤滑油を塗布することなく、図１〜図３に示すように、フォーカルプレーンシャッタを作製した。

以上のように作製したフォーカルプレンシャッタに対し、２０万回の耐久試験を実施し、グリースの飛散数と耐久性への影響を評価した。その結果を表１に記す。なお、表1の幕速（シャッタ速度）は、先シャッタが開口１ａを開放し始めてから完全に開放終了するまでの時間、あるいは、後シャッタが開口１ａを閉鎖し始めてから完全に閉鎖終了するまでの時間を示す。

比較例１
図４に示す制動レバー１４，１６を現行通りの製法で製造した。すなわち、鋼材をプレス加工後、Ｎｉ−Ｐめっきして、制動レバー１４，１６を作製した。また、ワッシャ１８としては、ＣＦＲＰを用い、当該ワッシャと制動レバーとの摩擦面には潤滑油を筆塗りした。上述した以外は、実施例１と同様にして、フォーカルプレンシャッタを作製し、実施例１と同様な試験を行った。結果を表１に示す。

実施例２
二硫化モリブデンの混入率（重量％）を、１０〜３０重量％の範囲で変化させた以外は、実施例１と同様にして、フォーカルプレンシャッタを作製し、実施例１と同様な試験を行った。実施例１と同様な結果が得られることが確認できた。

実施例３
ワッシャ１８に関しても、実施例１における制動レバー１４，１６と同様にして、固体潤滑剤を含むＭＩＭ成形体で構成した以外は、実施例１と同様にして、フォーカルプレンシャッタを作製し、実施例１と同様な試験を行った。実施例１と同様な結果が得られることが確認できた。

実施例４
ワッシャ１８に関しては、実施例１における制動レバー１４，１６と同様にして、固体潤滑剤を含むＭＩＭ成形体で構成し、制動レバーに関しては、比較例１と同様にして現行通りの製法で製造した以外は、実施例１と同様にして、フォーカルプレンシャッタを作製し、実施例１と同様な試験を行った。実施例１と同様な結果が得られることが確認できた。

図１はカメラのフォーカルプレーンシャッタ機構を示す概略図である。 図２は図１に示すフォーカルプレーンシャッタ機構における開口とシャッタ羽根との関係を示す概略図である。 図３は図１に示すフォーカルプレーンシャッタ機構において、先シャッタを駆動した状態を示す概略図である。 図４はカメラのフォーカルプレーンシャッタ機構における制動機構の一例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１… 基板
１ａ… 開口
６，７… 駆動レバー（被制動部材）
１２… 先シャッタ
１２ａ〜１２ｄ… シャッタ羽根
１３… 後シャッタ
１３ａ〜１３ｄ… シャッタ羽根
１４，１６… 制動レバー（制動機構用摩擦部材）
１８… ワッシャ（制動機構用摩擦部材）

Claims (8)

1. 被制動部材を制動する摩擦力を生じさせる制動機構用摩擦部材であって、
   固体潤滑剤と金属材料とを含む成形体で構成してある制動機構用摩擦部材。
2. 前記成形体が金属射出成形により成形される請求項１に記載の制動機構用摩擦部材。
3. 前記成形体中の固体潤滑剤の含有量が、成形体全体に対して１０〜３０重量％である請求項１または２に記載の制動機構用摩擦部材。
4. 前記固体潤滑剤の粒径は０．５〜５μｍである請求項１から３のいずれか１項に記載の制動機構用摩擦部材。
5. 前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイトのうちいずれかからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の制動機構用摩擦部材。
6. 開口が形成された基板と、
   前記開口を開閉するシャッタ部材と、
   前記シャッタ部材を駆動する駆動レバーと、
   前記駆動レバーの移動経路に設けられ、前記駆動レバーが衝突することにより移動する制動レバーとを有し、
   前記制動レバーは、請求項１〜５のいずれかに記載の制動機構用摩擦部材で構成されていることを特徴とするシャッタ機構。
7. 前記制動レバーを支持する支持軸と、
   前記支持軸に前記制動レバーを挟み込むように介装され、前記制動レバーとの間に摩擦力を発生させる摩擦部材と
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載のシャッタ機構。
8. 前記駆動レバーに前記制動レバーが衝突することにより前記制動レバーが移動する方向に設けられ、前記制動レバーの移動を制限するストッパ部材を備えたことを特徴とする請求項６または７に記載のシャッタ機構。

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