JP6600184B2 - シャッタ羽根、シャッタ羽根駆動装置及び光量調整装置並びに撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、光量を調整するための羽根、この羽根を駆動する羽根駆動装置、及びこの羽根駆動装置を用いた光量調整装置、並びにこの光量調整装置又は羽根駆動装置を備えた撮像装置に関する。

カメラ等の光学機器の光路を開閉するシャッタや絞り等の光路開閉装置において、シャッタ羽根は、非常に短い時間で光路を横切るように、移動と停止を行う。この際の、駆動源の負担を軽減するために、シャッタ羽根は軽量であることが望まれ、耐久性を向上させるために、シャッタ羽根は高い強度及び高い剛性を有することが望まれる。そのため、最近になり、炭素繊維強化プラスチックフィルム羽根が提案されている。

炭素繊維強化プラスチックフィルムとしては、強化繊維として炭素繊維が用いられ、母材物質（マトリックス樹脂）としてエポキシ樹脂が用いられたシートが挙げられる（特許文献１）。炭素繊維強化プラスチックフィルムは、軽量であり、剛性が高く、潤滑性を有する点で好ましい、炭素繊維強化プラスチックフィルムとしては、プリプレグシートを用いることができる。例えば、少なくとも３枚以上のプリプレグシートを用い、隣接するシートの繊維方向が互いに直交するように積層され、プリプレグシート間にカーボンブラックを含有する樹脂層を設けた、シャッタ羽根が知られている（特許文献２）。

特開昭４９−８４２３２号公報 特開平１０−３０１１５８号公報

ところで、炭素繊維強化プラスチックフィルムを用いて作製されたシャッタ羽根は、繊維の隙間が無数に存在するため十分な遮光性を得ることが難しく、また羽根全体が軽量で高速動作に有利であっても、駆動モータ等からの動力伝達部分で十分な耐久性を確保することが難しい。

本発明は、十分な遮光性と高い耐久性を有する羽根及び羽根駆動装置並びに撮像装置を提供する。

本発明のシャッタ羽根は、光が通過する光路に出入りする羽根であって、加熱硬化する樹脂、及び、強化繊維を含む繊維強化樹脂層が金属基材の両面にそれぞれ設けられた薄板状の積層体と、前記積層体に設けられた貫通孔の内周面及び開口周縁部を取り囲んで補強する補強部材と、を備え、前記金属基材と前記繊維強化樹脂層とは、密着層を介して接合され、前記密着層は、前記金属基材の表層を酸化処理した酸化層に前記加熱硬化する樹脂が浸潤して硬化した層であり、前記密着層の厚みが、前記金属基材のうち酸化処理されていない部分の厚みよりも薄いことを特徴とする。

本発明によれば、十分な遮光性と高い耐久性を有する羽根及び羽根駆動装置並びに撮像装置を実現できる。

一実施形態に係るシャッタ装置を表す図。 図１のＩＩ−ＩＩ’における矢視断面図。 一実施形態に係るシャッタ羽根の断面図。 一実施形態に係る補強部材を使用したシャッタ羽根群の平面図。 一実施形態に係る補強部材の断面図

以下に、図を参照して、本発明を適用すべきシャッタ羽根の一例を説明する。図１に表すシャッタ装置１０は、フォーカルプレーンシャッタユニットである。また、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ’における矢視断面図である。このシャッタ装置は所謂縦走りタイプと呼ばれており、枠状のシャッタ地板２４の開口部を開閉し、上下方向に走行するシャッタ羽根から成る先幕シャッタ羽根１１（１３〜１７で構成）及び後幕シャッタ羽根１２（１８〜２１で構成）を有している。そして、相互に重なり合う複数枚の先幕１１（１３〜１７で構成）、後幕１２（１８〜２１で構成）から成るシャッタ羽根は、図面の上下の移動方向に対して直交する水平方向を長手方向とする形状となっている。

図１および図２において、２６は先幕支持アームであり、この基端部においてシャッタ地板２４に回転可能に取り付けられている。２７は先幕駆動アームであり、この基端部においてシャッタ地板２４に回転可能に取り付けられている。先幕支持アーム２６および先幕駆動アーム２７にはカシメダボを介して先幕シャッタ羽根が取り付けられており、上下方向に連なって走行するように構成されている。上述した構成において、先幕駆動アーム２７が不図示の駆動源からの駆動力を受けて回転すると、先幕シャッタ羽根１１（１３〜１７で構成）が重畳したり展開したりする。

２８は後幕支持アームであり、この基端部においてシャッタ地板２４に回転可能に取り付けられている。２９は後幕駆動アームであり、この基端部においてシャッタ地板２４に回転可能に取り付けられている。後幕支持アーム２８および後幕駆動アーム２９にはカシメダボを介して後幕シャッタ羽根１２が取り付けられており、上下方向に連なって走行するように構成されている。上述した構成において、後幕駆動アーム２９が不図示の駆動源からの駆動力を受けて回転すると、後幕シャッタ羽根１２（１８〜２１で構成）が重畳したり展開したりする。すなわち、撮影待機状態においては先幕シャッタ羽根１１（１３〜１７で構成）が展開状態にあり、後幕シャッタ羽根１２（１８〜２１で構成）が重畳状態にある。そして、撮影を行なう際には先幕シャッタ羽根１１（１３〜１７で構成）が重畳動作を開始するとともに、この動作が開始されてから所定時間経過後に後幕シャッタ羽根１２（１８〜２１で構成）が展開動作を開始する。撮影が終了すると、先幕シャッタ羽根１１（１３〜１７で構成）および後幕シャッタ羽根１２（１８〜２１で構成）は撮影待機状態に戻る。２５は仕切り板であり、先幕シャッタ羽根１１（１３〜１７で構成）の走行スペースと、後幕シャッタ羽根１２（１８〜２１で構成）の走行スペースを仕切る。２３はシャッタ地板２４に保持されるカバー板であり、先幕シャッタ羽根１１（１３〜１７で構成）が羽根走行方向と直交する方向に広がるのを防止する。仕切り板２５、シャッタ地板２４およびカバー板２３の中央には、撮影光束を通過させる枠状の光通過口が形成されている。そして、先幕シャッタ羽根１１（１３〜１７で構成）および後幕シャッタ羽根１２（１８〜２１で構成）が走行することにより、レンズ（不図示）から入射した撮影光束が上述した光通過口を通過してＣＣＤ等の撮像素子あるいはフィルムに露光される。

本発明の実施形態におけるシャッタ羽根は、光が通過する光路に出入りするシャッタ羽根であって、繊維強化樹脂層が金属基材の両面にそれぞれ設けられた薄板状の積層体と、前記積層体に設けられた貫通孔の内周面及び開口周縁部を取り囲んで補強する補強部材と、を備えたことを特徴とするシャッタ羽根となっている。

本実施形態における繊維強化樹脂層は炭素繊維強化樹脂からなるものであり、本実施形態においてシャッタ羽根を形成する場合には、例えば炭素強化繊維に樹脂が含浸され、シャッタ羽根の長手方向に対して炭素繊維を引き揃えたプリプレグシートが好適に使用される。プリプレグシートの厚みは１０〜８０μｍとすることが好ましく、更に好ましくは１５〜４０μｍとすることが望ましい。プリプレグシートの厚みを１０μｍ未満とすると、マトリックス層である樹脂から炭素繊維が飛び出してしまい、炭素繊維分布が不均一になってしまうと共に、部分的に炭素繊維の間隔が拡がってしまい、目開きが発生してしまう虞がある。また、プリプレグシートの厚みが８０μｍ以上になると、シャッタ羽根の重量増加により高速シャッタ駆動が困難となると共に、シャッタ羽根の厚みが厚くなってしまい、シャッタユニットの薄型化に対して不利となってしまうことが懸念される。

また、本実施形態における金属基材は軽金属からなるものが好適である。ここで前記金属基材とは、一般的に密度が４〜５以下の金属と定義されることもあるが、本実施形態でいう軽金属とは、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの密度が２〜３程度、またはそれ以下の金属とするものである。 この内、軽量で且つシャッタ羽根に必要な強度を有する軽金属材料として、例えばアルミニウム合金、マグネシウム合金等の圧延材が好適に使用される。ここで軽量性とシャッタ羽根に要求される曲げ強度のバランス、材料の入手容易性を考慮するとアルミニウム合金を使用することがより好ましい。またアルミニウム合金としては高い曲げ剛性を有する超超ジュラルミン、あるいは超ジュラルミン等を好適に使用することが出来る。

本実施形態においてシャッタ羽根として使用する繊維強化積層体は上述した２枚の炭素繊維強化樹脂との間に中間層として前記金属層を挟み込んだ積層構造を有するものとなっており、本シャッタ羽根の支持アーム及び駆動アームが取り付けられる部位には貫通孔が設けられ、前記貫通孔には、貫通孔の内周面及び開口周縁部を取り囲んで補強する補強部材が配置されたものとなっている。

ここで、本実施形態におけるシャッタ羽根で使用する前記補強部材は、羽根駆動装置の高速駆動に対応した耐久性が必要である。例えば、シャッタレリーズの回数の増加と共にアーム部材と補強部材との間に駆動時において負荷が生じるため、その不可に耐え得る機械的強度、耐摩耗性を備えていることが必要である。また、補強部材は前記繊維強化積層体に設けられた貫通孔に対して押圧して取り付けられるため、押圧時に破損が生じないように適度な延性があることが好ましい。その他ほかに、適度な硬度を有すること、防錆に優れていることが挙げられる。これらの点を考慮すると、本実施形態において好適な補強部材は、例えばステンレス、リン青銅、チタン合金等を使用することが出来る。硬度を高めることや摩耗粉発生を抑制するために化学研磨やメッキ等の表面処理を行ってもよい。

補強部材の取り付け方としては、例えば加締め工程が挙げられる。アームの孔及びシャッタ羽根の貫通孔内に挿通して補強部材を加締めることで、補強部材とシャッタ羽根の貫通孔周辺部が挟持固定され、本実施形態におけるシャッタ羽根を形成することが可能となる。

図４は本実施形態による補強部材を使用したフォーカルプレーンシャッタの一実施例におけるシャッタ羽根群の平面図である。シャッタ羽根４１〜４４とアーム４５に本実施形態における補強部材４６を挿通し、加締めを行うことで羽根駆動装置が形成されている。シャッタ羽根４１〜４４に補強部材４６を介して取り付けられたアーム４５は回転可能に連結されている。

また、本実施形態のシャッタ羽根に設けられた前記補強部材の両端部は前記貫通孔の開口周縁部に対してシャッタ羽根の厚さ方向に折り曲げられ、補強部材とシャッタ羽根とが一体的に接合された状態となっている。

図５は本実施形態における補強部材を備えたシャッタ羽根の断面図であり、加締め結合後の状態を示している。本実施形態のシャッタ羽根を構成する補強部材を繊維強化積層体に設けられた貫通孔に取り付ける際には、例えば図５において加締め工程により補強部材５１の第１の軸部５１aに対してスナップ等の押圧手段により前記第1の軸部５１aを押圧することで、前記補強部材５１の第1の軸部５１aを外方に拡開させ、前記補強部材５１の第1の軸部５１aを折り曲げ変形させて、前記繊維強化積層体５２に設けられた貫通孔周縁部に嵌入することで、前記繊維強化積層体５２と補強部材５１は一体的に接合することができる。このように前記繊維強化積層体５２に設けられた貫通孔周縁部に補強部材５１の第１の軸部５１aを折り曲げ変形させて前記補強部材５１を一体的に接合することで、繊維強化積層体５２と補強部材５１が強固に固定され、シャッタ羽根として要求される駆動耐久性を満足することが可能となる。なお、前記シャッタ羽根に補強部材５１を介して取り付けられたアーム部材５３は回転可能に取り付けられた状態となっている。

また、図５において、前記補強部材５１とシャッタ羽根５２とが一体的に接合された部分は、シャッタ羽根５２を構成する繊維強化樹脂層に含まれる炭素繊維と樹脂が相互に密着しながら変形した変形部５２aを形成している。結果として補強部材５１と接合された前記変形部５２aにおけるシャッタ羽根５２を構成する繊維強化積層体の板厚ｔ_１は、前記の補強部材５１取り付け工程における押圧等の作用により補強部材５１と接合していない部分の板厚ｔ_２と比べて薄くなった状態で接合されている（ｔ_１＜ｔ_２）。

上記のように繊維強化樹脂層に含まれる炭素繊維と樹脂が相互に密着しながら変形した変形部５２aを形成するように補強部材５１とシャッタ羽根５２を接合するためには、例えば加締め工程の場合では、シャッタ羽根５２を構成する炭素繊維強化樹脂および中間層として配置する金属層に対して、割れや亀裂を生じないように適切に接合条件（押圧条件）を設定する必要がある。ここで接合条件は、例えば補強部材５１の第1の軸部５１aに対して押圧を与えるスナップの形状、加締め圧、加締め時間等が挙げられる。前記補強部材５１を加締め工程により接合する際、加締め条件によっては補強部材５１の屈曲部分と接するシャッタ羽根の貫通孔周縁部には局部応力が集中し、シャッタ羽根５２に割れや亀裂が生じる場合がある。一方、加締め工程により接合する際、補強部材５１の第1の軸部５１aに対して接合に必要となる押圧が不十分である場合、シャッタ羽根５２と補強部材５１の接合が不十分となり、シャッタスピードの高速駆動に対応したシャッタ羽根５２を形成することが困難となる。そのため、接合条件を適切に設定して補強部材５１とシャッタ羽根５２を強固に接合しつつ接合部に破損が生じないようにすることが重要である。

さらに本実施形態における補強部材の少なくとも一方は繊維強化樹脂表面よりも一部突出して設けられた状態となっている。加締め工程において押圧により補強部材５１の第1の軸部５１aを押し込んで嵌入させることにより、嵌入後は第1の軸部５１aが外方に拡径して、第1の軸部５１aの外側の表面と段部５１ｃとの間にシャッタ羽根の貫通孔周縁５２ｂを接合させ、シャッタ羽根５２と第１の軸部５１aの接触面とが接触することで、繊維強化積層体５２は補強部材５１と強固に接合される。また、補強部材５１の一端に設けたつば部５１ｄと繊維強化積層体５２の間で、アーム５３は第２の軸部５１ｂと係合することで、補強部材５１の軸方向に対して規制されるとともに、シャッタ羽根５２に対し回転可能となる。このような構成で前記補強部材５１の少なくとも一方を繊維強化樹脂表面よりも一部突出するように形成することで、繊維強化積層体５２は補強部材５１と強固に接合できるとともに、アーム５３はシャッタ羽根５２に対し補強部材５１の軸方向に対して好適に規制されつつ回転可能となり、駆動耐久性に優れたシャッタ羽根５２を形成することが可能となる。

なお、補強部材の形状は、本実施形態に限らず、例えば加締め後の補強部材の高さを低くするためテーパを形成したり、補強部材の重量を軽減するため、中空形状に構成してもよい。

アームは例えばＳＫ材、ステンレス、チタン等を使用することが好ましい。これらの金属は高硬度であり、シャッタ羽根の高速駆動に耐え得る。なお潤滑塗装や潤滑メッキ等の表面処理を行ってもよい。

さらに、繊維強化積層体を構成する前記金属層の厚さは前記繊維強化樹脂層を構成する炭素繊維の単繊維の直径以上であることが好ましい。特に、本発明のようにシャッタ羽根の支持アーム及び駆動アームが取り付けられる部位に対して、貫通孔の内周面及び開口周縁部を取り囲んで補強する筒状の補強部材を配置し、開口周縁部に対してシャッタ羽根の厚さ方向に折り曲げることで補強部材と繊維強化積層体を一体的に接合する場合には、中間層である金属層の厚さを上記のように設定することで、駆動時におけるシャッタ羽根の耐久性を高めることが可能となる。また、シャッタ羽根の重要な光学特性である遮光性を確保する上でも有利となるため好適である。

図３には金属層３３と、繊維強化樹脂層３２と、を備える繊維強化積層体が示されている。図３において、繊維強化樹脂層３２は、繊維３４とマトリックス樹脂３５とで構成されている。金属層３３には表面処理により密着層３６が介在している。

前記金属層３３の厚さＡは、使用する繊維強化樹脂層３２を形成する単繊維の直径Ｂ以上であれば、特に限定されるものではないが、例えば７〜５０μmとすることが好ましく、更に好ましくは１０〜３０μmとすることが望ましい。

金属層３３の厚みＡを炭素繊維単繊維の直径Ｂ未満とすると、シャッタ羽根に要求される剛性が得られない場合がある。また場合によっては局所的に欠陥等から生じるピンホールが発生してしまうことがあり、シャッタ羽根に必要とされる遮光性が得られない虞がある。さらに、本実施形態における補強部材を接合したシャッタ羽根を形成する場合、補強部材を接合する工程において繊維強化積層体にクラック等が発生して駆動耐久性に優れたシャッタ羽根が得られないことが懸念される。

なお、金属層３３の厚さＡを厚くしすぎてしまうとシャッタ羽根の重量増加により高速シャッタ駆動が困難になると共に、シャッタ羽根の慣性力の作用が大きくなるためシャッタユニットの駆動耐久性に対して不利となってしまうことが懸念される。そのため、前記剛性、遮光性に加えて、軽量性、駆動耐久性も考慮して好適な金属層３３の厚さＡを設定することが重要である。

また、前記金属層３３と前記繊維強化樹脂層３２との間には、密着層３６が介在していることが好ましい。この密着層３６は、繊維強化樹脂３２に含まれる繊維３４と金属３３との間を接着するように設けられる。

上述した密着層３６としては、前記金属層３３の表面を酸化処理した酸化層であることが好ましい。酸化処理は例えば、陽極酸化や化成処理によって施すことが出来る。これにより、金属層３３の表面が電解処理又は化学的な処理によって微細な凹凸面となり、その結果、上述した密着層３６における酸化層と樹脂との接合面が増大し、高い接合強度を得ることが出来る。このため、例えば、繊維強化樹脂層３２の繊維３４を保持する接合成分（樹脂成分）が微細な凹凸に浸潤しやすくなり、アンカー効果によって高い接合強度を確保することが出来る。

また、酸化層は金属酸化物が主成分であり、金属層３３と比較して硬い材質の層であるため、周縁部に対して補強部材を押圧して取り付ける際、応力集中により割れやすい材質である。しかし、酸化層の微細な凹凸に含浸された樹脂成分が優先的に変形することで、補強部材押圧時に割れにくい状態で且つより強固に接合でき、繊維強化積層体と補強部材を強固に接合する上で有利な構成となっている。

この密着層３６は、繊維強化樹脂層３２の繊維３４を保持する樹脂３５と同一の成分を含んでいる。このように、繊維強化樹脂層３２の繊維３４を保持する樹脂３５と同一の成分を用いて、繊維強化樹脂層３２と金属層３３を接着することにより、接着強度が向上する。

また、酸化層は金属層３３の元素を有する金属酸化物が主成分であり、金属層３３と比較して材質的に硬い層が形成されることになる。その結果、最終的にシャッタ羽根とした際に更なる剛性の向上を確保することが可能となる。結果として、シャッタ羽根が走行する際に発生するシャッタ羽根のたわみが低減されることになり、シャッタ羽根の駆動時における走行安定性が向上することになり、シャッタ羽根としての耐久性も向上する。

上記密着層３６の好ましい厚さとしては例えば０．５〜２μｍ程度である。密着層３６の厚さが薄くなりすぎると、密着層３６の粗面化が不十分となり繊維強化樹脂層３２と金属層３３との密着性を得ることが困難となる。一方、厚さを厚くしすぎてしまうと、密着層３６が硬く脆くなり、例えば本実施形態における補強部材を加締め工程により取り付ける際に繊維強化積層体にクラックが発生しやすくなり、駆動耐久性に優れたシャッタ羽根は得られないことが懸念される。そのため、繊維強化樹脂層３２と金属層３３の密着性とシャッタ羽根の耐久性を考慮して好適な密着層３６の厚さを設定する必要がある。

本実施形態におけるシャッタ羽根は、例えば上述したシャッタ羽根の貫通孔に対し、補強部材を介してアームを回転可能に係合し、シャッタ羽根を接合することによりシャッタ羽根を駆動する羽根駆動装置に用いることが出来る。また、上述した羽根駆動装置は、開口形成部を備えることで光が通過する開口部に対してシャッタ羽根を出入りさせて、開口部を通過する光の量を調整する光量調整装置としての使用が可能である。この光量調整装置を撮像装置に配置し、例えばカメラに設置して用いることができる。

次に、本発明の実施形態となるシャッタ羽根において炭素繊維強化樹脂層、及び軽金属層を積層したシャッタ羽根とするための製造方法について説明する。本実施形態のシャッタ羽根は、金属層を中間層として２枚の炭素繊維強化樹脂層で両側から挟み積層された構成となっているが、前記構成からなる積層されたシャッタ部材を得る為の硬化成形方法としては、例えばホットプレス法やオートクレーブ法が適用可能である。本実施形態では、特にホットプレス法を適用した場合について説明する。

まず、本実施形態において炭素繊維強化樹脂層の前駆体となるＣＦＲＰプリプレグシートを２枚用意する。次に中間層としてアルミニウム合金シートを準備する。なお、アルミニウム合金シートは必要に応じて上記で述べたように陽極酸化処理等、予め表面処理を行なってもよい。

上記で準備した表層の繊維強化樹脂層の各炭素繊維方向を一方向に揃えた２枚のＣＦＲＰプリプレグシートでアルミニウム合金シートを挟んだ状態で重ね合わせて積層シートとする。また、加圧成形を行なう際に上記積層シートと加圧板が接着してしまうことを防止する為に上記積層シートの両面にＰＴＦＥシート等からなる離型シートを重ね合わせる。

上記で準備した積層シートをホットプレス機の加圧板の間に配置した後、１２０〜１４０℃の温度で１〜２時間、０．１〜０．５ＭＰａの圧力となるように条件を設定して加熱硬化成形を行なう。この加熱硬化成形によってＣＦＲＰプリプレグシート中における未硬化マトリックス樹脂の重合が進行しマトリックス樹脂が三次元状に架橋することで、マトリックス樹脂の硬化反応が進行し、積層した各層の密着が良好なシャッタ羽根材が形成される。

その後、ホットプレス機の加熱を停止して徐冷を行なう。ホットプレス機の加圧板から積層シートを取り出す温度としては、例えば５０℃以下とすることが好ましい。

取り出した積層シート表層に配置した離型シートを取り除くと、シャッタ羽根を得る為の繊維強化積層体からなるシャッタ羽根材が得られる。積層シートの硬化成形後、所望の輪郭形状および支持アーム及び駆動アームが取り付けられる部位に貫通孔が形成できるように打ち抜き加工を行ない、補強部材を取り付けるためのシャッタ羽根を形成する。打ち抜き方法としてはワイヤーカット、プレス抜き等の方法があるが、低コスト性を考慮するとプレス抜きが好ましい。

本実施形態におけるシャッタ羽根は、上記で打ち抜き加工により形成したシャッタ羽根に設けられた貫通孔に補強部材を接合することにより作製する。前記貫通孔に補強部材を配置し、前記補強部材に押圧を与えることでシャッタ羽根と補強部材を接合する。シャッタ羽根の貫通孔と補強部材を接合する方法は、例えば加締め機を使用して加締め固定をすることが製造の容易性の点で好ましい。加締め機の台座に補強部材をセットした後、アームの孔に挿通し、アームを配置する。さらにシャッタ羽根の貫通孔に補強部材を挿通し、補強部材に所定の圧力をかけ、加圧変形させる。スナップで補強部材の頭部を嵌入させ、補強部材とシャッタ羽根を一体的に接合することで、アームを回転可能に係合し、かつ補強部材とシャッタ羽根の接合強度を確保することが可能となる。

なお、陽極酸化処理を施した金属層を２枚のＣＦＲＰプリプレグシートで挟んで形成したシャッタ羽根に補強部材を取り付ける場合は、端部は金属層が露出する。繊維強化樹脂層３３よりもわずかに延伸された金属層３３の金属部分の端面が金属製の軸部５１ａに接触することになり、アンカー効果により繊維強化樹脂層３２と金属層３３の密着性を高めるとともに、シャッタ羽根の中央部分に位置する金属層３３の軸部５１ａに対する密着性を高めることができる。なお、軸部５１ａの表面に潤滑メッキ（無電解ニッケルめっき皮膜中に、ＰＴＦＥの微粒子を均一に分散共析させた複合めっき皮膜）を施している場合には、金属層３３につられて延伸される密着層３６も軸部５１ａの表面に接触することになり、軸部５１ａの表面の有機物であるＰＴＦＥと密着層３６の微細な凹凸に含浸した有機物とが良好に接着する。

このように、上記に記した製造方法を採用することにより、本実施形態における繊維強化樹脂と金属基材を積層したシャッタ羽根に補強部材を好適に接合することが可能となり、本実施形態におけるシャッタ羽根をシャッタユニットに搭載した場合、シャッタ羽根の駆動耐久性が向上することが出来る。その結果、十分な遮光性と高い耐久性をもつシャッタ羽根、カメラ用シャッタを実現することが可能となる。

以下に、実施例により本発明の実施形態をさらに説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１にかかるシャッタ羽根の製造方法について、以下に説明する。

シャッタ羽根材を構成する炭素繊維強化樹脂層として、ＣＦＲＰプリプレグシート（三菱レイヨン製、商品名：パイロフィルプリプレグＣＦＲＰ、厚さ３２μm、硬化推奨温度１３０℃）を２枚用意した。この炭素繊維強化樹脂層においては、炭素繊維が連続で一方向に揃えられており、エポキシ樹脂が主成分となっている。

次に中間層を構成する軽金属層として、厚さ１５μｍの圧延材からなるアルミニウム（Ａｌ）合金シート（Ａ２０２４）を準備した。

このＡｌ合金シートに対して、表面処理を行った。具体的には、まずこのＡｌ合金シートに対して表面を脱脂する処理を行った後に、濃度２００ｇ／Ｌ、浴温１５℃となるように調整された硫酸溶液中で、電流密度１．０Ａ／ｄｍ^２、電解時間１０分の条件で陽極酸化処理を行った。その後、ＴＡＣ ＢＬＡＣＫ−ＳＬＨ（奥野製薬工業株式会社製）を用いて、Ａｌ合金シート上の陽極酸化皮膜に対して染色処理を行った。

次に、Ａｌ合金シートとＣＦＲＰプリプレグシート（ＣＦＲＰ）とを、ＣＦＲＰ/Ａｌ合金シート/ＣＦＲＰの順に重ね合わせて積層シートを準備した。ここで、ＣＦＲＰプリプレグシートは互いの繊維方向が平行になるように、すなわち面対称となるように配置した。さらに離型シートとして厚さ５０μｍのＰＴＦＥシートを用意し、積層シートの両面に重ね合わせた。こうして、離型シート/ＣＦＲＰ/Ａｌ合金シート/ＣＦＲＰ/離型シートという積層構造が得られた。

こうして得られた積層構造をホットプレス機にセットした後、０．３ＭＰａの圧力が積層構造に加えられるように圧力を調整した。その後、この圧力下において、室温から毎分１．５℃の昇温速度で１３０℃になるまでホットプレス機を加熱し、さらに１３０℃で２時間保持した。その後、ホットプレス機の加熱を停止して徐冷を行い、積層構造の温度が５０℃以下であることを確認してから積層構造を取り出した。そして、表層に配置されている離型シートを取り除くことにより、カメラ用シャッタ羽根を得るための積層シートを得た。同様の方法で、所定の枚数のカメラ用シャッタ羽根を得るために、積層シートを複数作製した。こうして得られた積層シートから、プレスによる打ち抜き加工により所望の輪郭形状および支持アーム及び駆動アームが取り付けられる部位に貫通孔が形成できるように打ち抜くことにより、補強部材を取り付けるためのシャッタ羽根を得た。

補強部材として、カシメダボを用意した。本実施例で使用するカシメダボはステンレス製であり、潤滑メッキで表面処理を行った。このカシメダボをエアープレス式のカシメ機の台座にセットした後、アームの孔に挿通した。さらにシャッタ羽根の貫通孔にカシメダボを挿通し、０．４５ＭＰaの圧力が加えられるように圧力を調整した。その後、上記の圧力でスナップをカシメダボの軸部に押し込み、軸頭部を折り曲げて変形させ、シャッタ羽根の貫通孔周縁部に係合させることで、カシメダボを一体的に接合したカメラ用シャッタ羽根を得た。得られたシャッタ羽根の厚さを測定したところ、カシメダボと接合していない部分のシャッタ羽根の厚さは７９μｍに対し、カシメダボと一体的に接合したシャッタ羽根の変形部の厚さは７５μｍであった。

[シャッタ羽根の評価]
実施例１、で得られたシャッタ羽根について、耐久性及び遮光性を評価した。評価結果を表１に示す。耐久性は、シャッタ羽根を図１に示されるようなシャッタ装置に組み込み、シャッタ羽根をシャッタスピード１/８０００秒を実現する幕速で繰り返し３０万回走行させることにより評価した。

[表１]

表１より実施例１で得られたシャッタ羽根は、十分な遮光性を有することが確認された。
また、耐久性を検証した結果、３０万回の駆動試験後にシャッタ装置を確認したところ、実施例１で得られたシャッタ羽根はクラックや破損は観察されず、良好な耐久性を有した。

１０ フォーカルプレーンシャッタユニット１１ 先幕１２ 後幕１３〜２１ シャッタ羽根２２ スペーサー２３ カバー板２４ シャッタ地板２５ 仕切り板２６ 先幕支持アーム２７ 先幕駆動アーム２８ 後幕支持アーム２９ 後幕駆動アーム３０，３１ 案内溝
３２ 炭素繊維強化樹脂層
３３ 金属層
３４ 繊維
３５ マトリックス樹脂
３６ 密着層
４１〜４４ シャッタ羽根
４５ アーム
４６、５１ 補強部材
５２ シャッタ羽根
５３ アーム

Claims (9)

1. 光が通過する光路に出入りする羽根であって、
   加熱硬化する樹脂、及び、強化繊維を含む繊維強化樹脂層が金属基材の両面にそれぞれ設けられた薄板状の積層体と、
   前記積層体に設けられた貫通孔の内周面及び開口周縁部を取り囲んで補強する補強部材と、を備え、
   前記金属基材と前記繊維強化樹脂層とは、密着層を介して接合され、
   前記密着層は、前記金属基材の表層を酸化処理した酸化層に前記加熱硬化する樹脂が浸潤して硬化した層であり、
   前記密着層の厚みが、前記金属基材のうち酸化処理されていない部分の厚みよりも薄いことを特徴とするシャッタ羽根。
2. 前記補強部材の少なくとも一方が前記貫通孔の開口周縁部に対して前記積層体の厚さ方向に折り曲げられて前記補強部材と前記積層体とが一体的に接合されたことを特徴とする請求項１に記載のシャッタ羽根。
3. 前記積層体のうち前記補強部材が接合された部分は、前記繊維強化樹脂層に含まれる繊維及び樹脂が相互に密着状態で変形した変形部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシャッタ羽根。
4. 前記補強部材の少なくとも一方は、前記積層体のうち前記繊維強化樹脂層の表面よりも一部突出して設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシャッタ羽根。
5. 前記金属基材の厚さが前記繊維強化樹脂層を構成する単繊維の直径以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシャッタ羽根。
6. 前記金属基材のうち酸化処理されていない部分の厚みが、１０〜３０μｍであり、
   前記密着層は、前記金属基材の両面に設けられ、それぞれ０．５〜２μｍの厚みを備え、
   前記補強部材は、前記積層体に設けられた前記貫通孔に挿通して、加締められていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシャッタ羽根。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシャッタ羽根のうち前記貫通孔に対し、前記補強部材を介して回転駆動するアームが係合し、前記補強部材に接合した前記シャッタ羽根が駆動することを特徴とする羽根駆動装置。
8. 請求項７に記載の羽根駆動装置と、
   光が通過する開口部を形成する開口形成部材と、を備え、
   前記羽根駆動装置は、前記開口形成部材の前記開口部に対して羽根を出入りさせて、前記開口部を通過する光の量を調整することを特徴とする光量調整装置。
9. 請求項８に記載の光量調整装置を備えたことを特徴とする撮像装置。