JPH0950064A

JPH0950064A - フォーカルプレーンシャッタ

Info

Publication number: JPH0950064A
Application number: JP8027274A
Authority: JP
Inventors: Takashi Matsubara; 隆松原; Masanori Hasuda; 雅徳蓮田; Masayuki Kanamuro; 雅之金室
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1997-02-18
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JP3731233B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非常に高い耐久性能を持ちながら幕速変化が
小さく、１／８０００秒及び１／８０００秒を越える超
高速シャッタを提供する。【解決手段】複数枚の分割羽根で構成された先幕（１
０）および後幕（２０）と、先幕を支持する先幕支持ア
ーム（１５〜１６）と、後幕を支持する後幕支持アーム
（２５〜２６）とを具備し、先幕支持アームおよび後幕
支持アームには、純ＴｉまたはＴｉ合金を使用して軽量
化を図った上で、アーム最外層は塗装を施さずに、窒化
層、メッキ層、または酸化層に成させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラに使用され
る縦走りフォーカルプレーンシャッタ（以下、縦走りを
省略して単にフォーカルプレーンシャッタ、と言う）に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のフォーカルプレーンシャッタは、
シャッタ基板及び複数枚の分割羽根に連結ピンにより回
転自在に連結されて平行リンク機構を構成する主アーム
と従アームとを有する。主アームに形成された駆動ピン
穴に係合する駆動ピンにより、シャッタ基板の露光窓の
外部で折り畳まれた状態から、その露光窓を覆うように
展開された状態に、または展開された状態から折り畳ま
れた状態に、各分割羽根を移動させる構成である。この
とき、主アーム及び從アームには一般的に走行性・摺動
性・外観等の理由から黒色塗料が塗布されている。

【０００３】一方、近年のフィルム感度の向上や新しい
映像表現の欲求などの理由から、カメラのシャッタスピ
ードやストロボ同調速度の高速化の要望があり、１／８
０００秒までの高速シャッタスピードや同調速度１／２
５０秒を実現したカメラが提供されている。

【０００４】このようなフォーカルプレーンシャッタに
おいて、ストロボ同調速度を超える高速シャッタスピー
ドは、先幕と後幕をタイミングをずらして動かし始め、
先幕の一番羽根と後幕の一番羽根との隙間（スリット）
の量をある間隔に固定あるいは速度に合わせて変更させ
たスリット露光を行なうことにより実現している。

【０００５】シャッターは、４枚又は５枚の分割羽根
（遮光羽根）と、分割羽根に連結ピンにより回転自在に
連結されて平行リンク機構を構成する主アームおよび従
アームと、これらを駆動する駆動機構から成る。遮光羽
根は、繊維強化プラスチック板（以下ＦＲＰと言う）で
構成したものと、アルミニウム板で構成したものと、４
枚の羽根のうち移動量の多い２枚をＦＲＰで構成し、移
動量の少ない２枚をアルミニウム板で構成したものなど
がある。

【０００６】ＦＲＰは、特開昭５９−６１８２７号公報
にも開示されているように、強化繊維として一方向に配
列した炭素繊維を使用し、マトリックス樹脂としてエポ
キシ樹脂を使用したものである。ＦＲＰは、前駆体であ
るプリプレグ・シート（ｐｒｅｐｒｅｇｓｈｅｅｔ）
を複数枚積層（その繊維方向は互いに直交またはほぼ直
交するように積層する）し、この積層物全体をプレスし
たまま加熱して硬化させることにより製造される。この
ようにして製造されたＦＲＰ素材は、目的とする遮光羽
根の形状に切断される。切断は一般にプレスによる打ち
抜きである。

【０００７】ＦＲＰで構成された羽根は軽量で曲げ剛性
も高く、１／８０００秒という高速度のシャッタースピ
ードでも、走行中及び停止直後の羽根の波打ちが非常に
小さく、また仮に波打っても、例えばアルミニウム製の
羽根に比べて、その波打ち（振動）状態は素早く収まる
ため、羽根が波打ったまま次のシャッター動作を行って
羽根同士またはアパーチャ（画角を決定するもの）に衝
突して、羽根が破損したり、シャッターが動作不能にな
ったりすることもなく、非常に高い耐久性能を実現する
事が可能となる。

【０００８】主アームおよび従アームは、シャッターの
高速化のために増大するチャージエネルギーを低減する
目的から、少しでも軽量化を図り、なおかつ高速走行お
よび急激な停止に耐える強度および表面硬度を併せ持つ
ように、純チタンに窒化処理を施している。この外観は
金色であり、外観的な問題と、摺動性および走行性の問
題からその表層には黒色化塗料を施していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シャッタについて先幕・後幕の幕速変化を調べたとこ
ろ、初期性能は良好であるものの、シャッタの耐久回数
が進むに従って、特に数千回で１００μｓｅｃ程度の幕
速変化が生じており、更に、その後も徐々に幕速が変化
し続けていることがわかった。このため、初期に幕速を
設定したのちに数千回シャッターを切りもう一度幕速を
設定し直し、また数千回シャッターを切り、様子を見る
という作業が必要であった。また、変化が依然大きいも
のは不良品となってしまうのが実情であった。また最
近、１／８０００秒を越える更に速い超高速シャッター
が要求されつつある。

【００１０】このような要求に応えるためには、当然現
状のような幕速変化ではシャッタ秒時の保証は得られ
ず、先幕・後幕の幕速変化を極力抑えたうえで、非常に
高い耐久性能を実現する事が必要となる。

【００１１】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、非常に高い耐久性能を持ちながら幕速変化が小
さく、１／８０００秒及び１／８０００秒を越える超高
速シャッタを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のフォーカルプレーンシャッタは、複数枚の
分割羽根で構成された先幕（１０）および後幕（２０）
と、先幕を支持する先幕支持アーム（１５〜１６）と、
後幕を支持する後幕支持アーム（２５〜２６）とを具備
し、先幕支持アームおよび後幕支持アームには、純Ｔｉ
またはＴｉ合金を使用して軽量化を図った上で、アーム
最外層は塗装を施さずに、窒化層、メッキ層、または酸
化層に成させている。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記の問題点の原
因について鋭意研究した結果、幕速が遅くなるのは主ア
ーム及び從アームに走行性・耐摩耗性・外観等の理由か
ら塗布されている黒色塗料が、耐久回数の増加とともに
削られて、摺動性が変化するためであり、更に、この黒
色塗装を塗布しないことで幕速がかなり安定化すること
を突き止めた。すなわち、１／８０００秒以上の高速シ
ャッターにおいて、高速で走行することにより、駆動ピ
ンとアーム及び羽根と連結する連結ピンとアームのこす
れにより、アーム表面に施されている塗装が剥がれ落
ち、他方の表面に再付着したり、完全に脱落したりする
ことにより、摺動性が変化するものと思われる。

【００１４】また、従来の塗装にはユーザーが実際に目
にするアームを綺麗にしておくという外観状の問題もあ
り、黒色塗装を施していた。この点については黒色化塗
装の代わりに、ブラックニッケルメッキやブラッククロ
ムメッキをニッケルメッキやクロムケッキの上に施す事
が有用であり、幕速変化を抑えたうえで更に外観を黒色
化或いは黒に近い色にすることが可能であり、また走行
性も問題とならないことが分かった。

【００１５】同様に、ニッケルメッキまたはクロムメッ
キを施した後に、大気中で熱処理することにより、極薄
い酸化被膜を得ることができ、干渉色により様々な発色
が可能であり、また走行性も問題とならないことが分か
った。

【００１６】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。

【００１７】（第１実施例）

【００１８】図１〜図４は、本発明によるフォーカルプ
レーンシャッタの第１実施例を示し、図１は正面図、図
２はスリット露光時の先幕および後幕の移動状態を示す
正面図、図３はアームの概略正面図、図４は本発明品と
従来品のシャッタの幕速変化を示すグラフ（特性図）で
ある。

【００１９】この実施例のフォーカルプレーンシャッタ
は、先幕１０と、後幕２０と、シャッタ基板３０などと
から構成されている。先幕１０は、４枚の分割羽根１１
〜１４から構成されている。アーム１５〜１６は、それ
ぞれの分割羽根１１〜１４を支持するためのものであ
り、これらのアーム１５〜１６は、シャッタ基板３０に
植設された軸Ｘ1〜Ｘ2に回転可能に連結されている。分
割羽根１１〜１４は、それぞれカシメピン１７１〜１７
４及びカシメピン１８１〜１８４によりアーム１５〜１
６に回転可能に連結されている。アーム１６の孔１６ａ
には、駆動軸３１が取り付けられており、この駆動軸３
１は、シャッタ駆動時に周知のシャッタ駆動装置からの
駆動力を受けて先幕１０を開閉する。

【００２０】後幕２０も同様に、４枚の分割羽根２１〜
２４から構成されている。アーム２５〜２６は、それぞ
れの分割羽根２１〜２４を支持するためのものであり、
これらアーム２５〜２６は、シャッタ基板３０に植設さ
れた軸Ｘ3〜Ｘ4に回転可能に連結されている。そして、
分割羽根２１〜２４は、それぞれカシメピン２７〜２７
４及び２８１〜２８４により、アーム２５〜２６に回転
可能に連結されている。アーム２６の孔２６ａには、駆
動軸３２が取り付けられており、この駆動軸３２は、シ
ャッタ駆動時に周知のシャッタ駆動装置からの駆動力を
受けて後幕２０を開閉する。

【００２１】これらのアーム１５〜１６、２５〜２６、
軸Ｘ1〜Ｘ4、カシメピン１７〜１８、カシメピン２７〜
２８、および駆動軸３１〜３２は、それぞれ分割羽根１
１〜１４および分割羽根２１〜２４を移動させる駆動機
構１９および２９を構成している。

【００２２】アーム１５〜１６および２５〜２６は、板
厚１５０μｍの純チタン（チタンＪＩＳ２種）の板材か
らプレス抜きした後に、窒素雰囲気中で約８００℃の温
度で２〜４ｈ加熱する事により窒化処理を施す。この
後、黒色塗装を施さずにアームが完成する。なお、分割
羽根については、ＦＲＰから所定の羽根形状に打ち抜い
て羽根本体１１〜１４および２１〜２４を形成した。次
いで羽根本体１１〜１４および２１〜２４の表面に厚さ
３〜６μｍの黒色化塗装を行った。このようにして完成
したアームと分割羽根を連結して先幕および後幕が完成
する。最後に、シャッター基盤３０に組み上げて、図１
に示すフォーカルプレーンシャッタＳが完成した。

【００２３】なお、純チタンとして、引張強度が３５ｋ
ｇｆ／ｍｍ²〜５５ｋｇｆ／ｍｍ²のＪＩＳ２種の材料を
使用する他、引張強度が４９〜７０ｋｇ／ｍｍ²のＪＩ
Ｓ３種の材料が好適である。しかしながら、それよりも
強度の低いＪＩＳ１種では、アーム１６の穴１６ａおよ
びアーム２６の穴２６ａが、シャッタ走行時に生じる軸
３２および３２との衝撃に耐えられず、シャッタ作動試
験の初期段階で大きな穴拡がりを生じてしまう。この様
な状態になると、幕速はばらつきの大きいものとなり、
秒時精度は非常に悪いものとなってしまう。なお、通常
ＪＩＳ１種の引張強度は２８〜４０ｋｇ／ｍｍ²であ
り、３５ｋｇ／ｍｍ²以上であれば、上述の様な問題は
生じないものの、ＪＩＳ１種ではロット毎に生じる強度
のばらつきを厳重に管理する必要が生じ、コスト高につ
ながる。

【００２４】以上のような構成を有するフォーカルプレ
ーンシャッタＳと、アームに従来のような黒色塗装を施
して作製した先幕・後幕を使用して、完成させたフォー
カルプレーンシャッタとを、それぞれ耐久試験をかけて
幕速の変化状況を観察した。

【００２５】幕速とは、先幕がアパーチュア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
後幕がアパーチュア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もので、幕速２．９ｍｓｅｃ
はシャッタ速度１／８０００秒を可能にする速度であ
る。

【００２６】従来のフォーカルプレーンシャッタは、先
幕および後幕とも数千回で１００μｓｅｃ程度の幕速変
化が生じ、更に、その後も徐々に幕速が変化し続けた。
しかしながら、フォーカルプレーンシャッタＳの幕速変
化は、先幕および後幕とも数千回で５０μｓｅｃ程度以
下であり、更に、その後の変化はほとんど確認されなか
った。また走行上の異常も確認されなかった（図４参
照）。

【００２７】なお、従来では、塗装工程で、外観不良や
膜厚不良等により、約１０％の不良が生じていたものが
いっさい無くなり、更には、塗装工程そのものを省くこ
とが出来たため、かなりのコストダウンに繋がった。ま
た、一枚のアームにつき約１０μｍの膜厚の減少があ
り、４枚合わせると約４０μｍの膜厚の減少となるた
め、チャージエネルギーの低減をも果たした。なお、純
チタンとして引張強度が３５ｋｇｆ／ｍｍ²〜７０ｋｇ
ｆ／ｍｍ²のＪＩＳ２種あるいはＪＩＳ３種の材料が好
適であり、１／８０００秒以上の高速走行による衝撃に
も耐える事が可能である。

【００２８】（第２実施例）

【００２９】この実施例では、アーム１５〜１６および
２５〜２６は、板厚１５０μｍの純チタン（チタン２
種）の板材からアーム形状にプレス抜きしたのち、窒化
処理の代りに膜厚３〜１５μｍ、好ましくは５〜１０μ
ｍのニッケルメッキを施した。そのあとの塗装は削除し
て、アームを形成し、先幕・後幕を作製する他は第１実
施例と同様である。なお、ニッケルメッキは、電解作用
によりニッケル陽イオンを負電流により反応させて、陰
極を形成するアームの表面に金属ニッケルを被覆させ
る、いわゆる電解ニッケルメッキ法を使用した。また、
ニッケルメッキの前処理としてアルカリ脱脂やＨＦ系の
水溶液を使用した化学エッチングによる活性化処理を施
した。機能的には第１実施例と同等である。なお、ニッ
ケルメッキは表面が滑らかであり摺動性も良好であるた
め、チャージエネルギーの低減という点で有利である。

【００３０】（第３実施例）

【００３１】この実施例では、第２実施例のアームのニ
ッケルメッキの上に更に０．１〜２μｍの膜厚のブラッ
クニッケルメッキを施して、アーム表面を黒色化した。
外観が黒色となっているため、従来の黒色塗装の外観と
違和感がなく、好ましいものとなっている。また、性能
的にも第２実施例と同等のものとなっている。なお、ブ
ラックニッケルメッキは硫酸ニッケルアンモニウム、硫
酸亜鉛、チオシアン酸ナトリウム等の混合溶液中で処理
することにより容易に形成可能である。

【００３２】（第４実施例）

【００３３】この実施例では、第２実施例のニッケルメ
ッキされたアームを大気中で加熱することにより、ニッ
ケルの酸化膜を得た。また、熱処理することでニッケル
メッキの密着性を向上することができた。また、性能的
にも第２実施例と同等であった。

【００３４】（第５実施例）

【００３５】この実施例では、純チタン（チタン２種）
の板材の代わりにア−ムの材質をチタン合金から形成
し、チタン合金としては、チタンにバナジウム約１５重
量％、クロム約３重量％、すず約３重量％、アルミニウ
ム約３重量％を添加した組成の板材を使用した。その他
は、第２実施例と同様である。引っ張り強度が純チタン
に比べ２倍以上になったので、幕速を速くした場合の衝
撃にも耐えることが出来るため、１／８０００秒を越え
る超高速シャッターの実用化にも貢献できる。

【００３６】以上で説明したように、本発明によれば、
アーム一枚につき１０μｍの塗装膜厚が減らせるため、
軽量化を果たし、チャージエネルギーの低減が可能とな
る。また、塗装工程の削減によりコストの低減に繋が
る。更に、耐久回数が増えても機能を安定維持する事が
可能となるため、１／８０００秒の高速シャッターの品
質向上及び１／８０００秒をこえる超高速シャッターの
実現に大きく貢献する。

【００３７】また、ア−ムの材質としては従来から純チ
タンが使用されており、窒化処理を施して表面硬度を上
げて、耐摩耗性を確保していたがこの外観は金色であ
り、塗装して黒色化したほうが外観上好まれる。この点
については黒色化塗装と窒化処理の代わりに、ブラック
ニッケルメッキ等の表面処理が有用であり、膜厚３〜１
５μｍ好ましくは５〜１０μｍのニッケルメッキを施し
たのちに、更に、ブラックニッケルメッキを０．１〜２
μｍ程度施すことにより、耐摩耗性と摺動性を確保した
まま黒色の外観を得るのが好ましい。

【００３８】更に、ア−ムの材質をチタン合金から形成
し、中でもチタン合金としては、チタンにバナジウム約
１５重量％、クロム約３重量％、すず約３重量％、アル
ミニウム約３重量％を添加した組成とすれば、ニッケル
メッキの熱処理硬化温度と同等の温度で時効処理が可能
であり、１００ｋｇ／ｍｍ²を越える引っ張り強度と、
高いビッカース硬度（Ｈｖ約４００〜５００）が同時に
得られるため、１／８０００秒の高速シャッター及び１
／８０００秒をこえる超高速シャッターの耐久性の向上
や品質向上が可能になり好ましい。

【００３９】以上で説明した実施例によれば、非常に高
い耐久性能を持ちながら幕速変化の小さい、超高速シャ
ッタを提供することが可能となる。また工程管理とし
て、初期に幕速を設定したのちに数千回シャッターを切
れば、幕速の変化がないことが確認されたため、不良品
の削減や、工程の削減に貢献できた。また、塗装工程そ
のものを省くことが出来たため、かなりのコストダウン
に繋がった。更に、１／８０００秒を越える超高速シャ
ッターの実用化にも貢献できる。更にまた、チャージエ
ネルギーの低減を図ることが可能であるため、シャッタ
ー以外に電気容量を費やすことができ、新規機能追加へ
の対応が楽になる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明のフォーカルプレ
ーンシャッタによれば、先幕支持アームおよび後幕支持
アームには、純ＴｉまたはＴｉ合金を使用して軽量化を
図った上で、アーム最外層は施さずに、窒化層、メッキ
層、または酸化層となるように構成したことで、非常に
高い耐久性能を持ちながら幕速変化が小さく、１／８０
００秒及び１／８０００秒を越える超高速シャッタを提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフォーカルプレーンシャッタの実
施例の先幕が展開して露光窓を覆った状態を示す正面図
である。

【図２】本発明によるフォーカルプレーンシャッタの実
施例のスリット露光時の先幕および後幕の移動状態を示
す正面図である。

【図３】本発明によるフォーカルプレーンシャッタの実
施例の先幕および後幕のアームの概略正面図である。

【図４】本発明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幕速変化を示す特性
図である。

【符号の説明】

１０先幕２０後幕１１〜１４、２１〜２４分割羽根１５、１６、２５、２６アーム１７、１８、２７、２８カシメピン１９、２９駆動機構３１、３２駆動軸Ｘ1 〜Ｘ4 軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の分割羽根で構成された先幕および
後幕と、前記先幕を支持する先幕支持アームと、前記後幕を支持する後幕支持アームとを具備し、前記先幕支持アームおよび前記後幕支持アームには、純
チタンまたはチタン合金を使用し、その最外層を窒化
層、メッキ層、または酸化層としたことを特徴とするフ
ォーカルプレーンシャッタ。
【請求項２】請求項１において、前記メッキ層がニッケルメッキまたはクロムメッキであ
ることを特徴とするフォーカルプレーンシャッタ。
【請求項３】請求項２において、前記メッキ層は、表層が膜厚０．１〜２μｍのブラック
ニッケルメッキまたはブラッククロムメッキであり、下
層が膜厚３〜１５μｍのニッケルメッキまたはクロムメ
ッキである多層のメッキ層から成ることを特徴とするフ
ォーカルプレーンシャッタ。
【請求項４】請求項１において、前記酸化層は、ニッケルまたはクロムの酸化物であり、
その下地はニッケルメッキまたはクロムメッキであるこ
とを特徴とするフォーカルプレーンシャッタ。
【請求項５】請求項２において、前記先幕支持アームおよび前記後幕支持アームは純Ｔｉ
で形成され、その引張強度は３４０Ｎ／ｍｍ² 以上であ
るＪＩＳ２種またはＪＩＳ３種であることを特徴とする
フォーカルプレーンシャッタ。
【請求項６】請求項２において、前記先幕支持アームおよび前記後幕支持アームはチタン
合金で形成され、該チタン合金は、チタンにバナジウム
約１５重量％、クロム約３重量％、すず約３重量％、ア
ルミニウム約３重量％を添加した組成から成ることを特
徴とするフォーカルプレーンシャッタ。
【請求項７】請求項６において、前記先幕支持アームおよび前記後幕支持アームに使用す
るチタン合金は、時効処理が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。