JPH10301158A - 炭素繊維強化樹脂製遮光羽根及びそれを用いたカメラ用 シャッター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性及び遮光性に優れ、かつ安価な炭素繊
維強化樹脂製遮光羽根を提供することにある。 【解決手段】 一方向にそろえられた炭素繊維とこれを
包含するマトリックス樹脂とからなる強化樹脂シートの
複数枚を、その繊維方向が互いに直交又はほぼ直交する
ように積層してなる炭素繊維強化樹脂製遮光羽根におい
て、記強化樹脂シート間の少なくとも１個所に中間層と
して均一な樹脂層２を設けた構成とした。

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
る絞り羽根やシャッター羽根などの遮光羽根及び、それ
らを用いた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）やレンズシャッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、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高速化の要望があり、実際に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。

【０００３】このようなフォーカルプレーンシャッタに
於いて、ストロボ同調速度を超える高速シャッタースピ
ードは、先幕と後幕をタイミングをずらして動かし初
め、先幕の１番羽根と後幕の１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あわせて変更
させたスリット露光を行うことにより実現している。こ
のシャッタは４枚又は５枚の分割羽根（遮光羽根）とこ
れらを駆動する駆動機構から構成されている。一例とし
て４枚構成の遮光羽根は、移動量の多い２枚は炭素繊維
強化樹脂製遮光羽根（以下ＣＦＲＰ板という）、移動量
の少ない２枚はアルミニウム板とで構成したものなどが
ある。

【０００４】ＣＦＲＰ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
小さい。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。そのため、羽根が波打ったまま次のシャッタ動作を
行っても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、羽根が破損したり、シャッタ動作不能に
なったりすることもなく、非常に高い耐久性を実現する
ことができる。

【０００５】なかでも高速シャッタに適したＣＦＲＰ板
は、例えば特開昭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そろえられた炭
素繊維、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。ＣＦＲＰ板材は、前駆体であるプリプレ
グシートを複数枚積層（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、この積層板全体を
プレスしたまま加熱して硬化することにより製造され
る。このようにして製造されたＣＦＲＰ板は、目的とさ
れ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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題 】しかしながら、上述
の様にして得られるＣＦＲＰ板は、炭素繊維が黒いため
に一応の遮光性はあるものの、シャッタ羽根として求め
られる完全な遮光性を確保するためには、使用するプリ
プレグシートの少なくとも１枚にブラックプリプレグシ
ートを用いる必要がある。

【０００７】ここで言うブラックプリプレグシートと
は、マトリックス樹脂の前駆体となる樹脂液中にカーボ
ンブラックをあらかじめ添加分散させる方法で製造した
ものである。また、カーボンブラックを高濃度に混合し
た樹脂液を別途用意し、これをロールコーター等を使用
して通常のプリプレグシートに圧入浸透させる方法で製
造してもよい。

【０００８】カーボンブラックは、平均粒子０．０７μ
ｍ以下、特に０．０１μｍ以下のものが好ましい。カー
ボンブラックの配合量は樹脂液（固形分１００重量部）
に対し３〜１５重量％が望ましい。しかし、このブラッ
クプリプレグシートは特注品であるために値段が非常に
高く、遮光羽根のコストが非常に高くなる最大の原因と
なっているのが現状である。

【０００９】この問題に対しては、これまでもコストダ
ウンを目的として、カーボンブラックの入っていない市
販品プリプレグシートだけを用いてＣＦＲＰ板を作製
し、表層に黒色系塗装処理をして遮光性を確保する方法
が考えられている。しかし、この方法では、シャッタの
作動回数とともにシャッタ羽根のこすれによって塗膜が
剥がれてしまい完全な遮光性を確保する事が困難であっ
た。

【００１０】本発明の目的は、ブラックプリプレグを用
いることなく、耐久性及び遮光性に優れ、かつ安価な炭
素繊維強化型樹脂製遮光羽根を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する方法
を鋭意研究した結果、本発明者らは積層するプリプレグ
の内側に均一な厚みを持つ樹脂層を形成することで耐久
性に優れた遮光性を確きることを見いだした。本発明の
第１の実施の態様は、一方向にそろえられた炭素繊維と
これを包含するマトリックス樹脂とからなる強化樹脂シ
ートの複数枚を、その繊維方向が互いに直交又はほぼ直
交するように積層してなる炭素繊維強化樹脂製遮光羽根
において、前記強化樹脂シート間の少なくとも１個所に
中間層として均一な樹脂層を設けた構成とした。

【００１２】本発明の第２の実施の態様は、第１の態様
に付け加え、前記樹脂層の厚さが２〜５μｍであり、そ
の膜厚ばらつきが±１μｍ以下である構成である。本発
明の第３の実施の態様は、第１の実施の態様に付け加
え、前記樹脂層にカーボンブラックを混入した構成であ
る。本発明の第４の実施の態様は、複数枚の分割羽根と
該分割羽根を駆動する駆動機構からなるカメラ用シャッ
タにおいて、前記分割羽根のうち、少なくとも１枚は本
発明の実施の第１から第４の態様のいずれかを使用した
構成とした。

【００１３】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態であるＣＦＲＰ
板材の構成について、図１を用いて説明する。図１は本
発明の遮光羽根用材の断面図である。１はプリプレグシ
ートであり、一方向に揃えられた炭素繊維で強化された
樹脂シートが、その繊維方向が直交するように、かつ面
対称に積層された構成となっている。そして、互いに炭
素繊維が直交する面には樹脂層２が形成されている。ま
た、図２（ｂ）の遮光羽根の構成の中立面に１層の樹脂
層２を形成してもよい。

【００１４】次に、本発明の実施形態であるＣＦＲＰ製
遮光羽根の製造方法について説明する。図２（ａ）は本
実施の形態であるＣＦＲＰ製遮光羽根の構成図である。
プリプレグシート１をその繊維方向が互いに直交するよ
うにかつ、面対称になるように積層する際、樹脂層２を
プリプレグシートで挟み込む形となるように少なくとも
１層の樹脂層をプリプレグシートに転写する。なお、樹
脂層の転写は、中立面に対し厚さ方向に面対称となるよ
うに行うことが望ましい。

【００１５】なお、樹脂層２は図３に示すように離型フ
ィルム３の上に均一な厚みを形成して遮光性を有するも
のとなっており、比較的低い温度を与えるだけで容易に
離型フィルム３から離型し、プリプレグシートに転写が
可能なものとなっている。このようにして樹脂層の転
写、プリプレグシートの積層を行った後、ホットプレス
機にセットし１２０〜１４０℃の温度で１〜２時間、５
Kg〜２０／ｃｍ²の圧力で加圧加熱成形し、未硬化の熱
硬化性樹脂は架橋硬化して固められる。その結果、先に
転写された樹脂層は完全にプリプレグシートに接着さ
れ、ＣＦＲＰ板材と一体化されるわけである。この際に
用いる樹脂層としては１〜５μｍを用いるとよく、好ま
しくは１〜３μｍのものが最適である。

【００１６】次に、本発明の炭素繊維強化型樹脂板の素
材について説明する。遮光羽根の板として使用している
ＣＦＲＰは、炭素繊維とマトリックス樹脂から構成され
ている。繊維には、炭素繊維の連続繊維や短繊維などを
用いる。マトリックス樹脂には、主にエポキシ樹脂、ポ
リエステル、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂が使用で
きる。

【００１７】プリプレグシートの樹脂量は、３０〜５０
重量％、特に３８〜４８％が適当ある。使用するプリプ
レグシートの繊維目付け（１ｍ²あたり何ｇの繊維が含
まれているか）は、１０〜６０ｇ／ｍ²である。プリプ
レグシート１層の厚さは、１５〜７０μｍである。プリ
プレグシートは全て同じ板厚である必要はない。中立面
に対し厚さ方向に面対称になるように使用すれば、種種
の板厚、種種の目付けのものを組み合わせることも可能
である。もし、板厚が規定値以内に入るものであれば、
全体の曲げ剛性を上げるため中間層の板厚や目付けを表
層材（この場合は、表面または裏面の１層のみを指す）
よりも厚く、あるいは多くする方が有利となる。

【００１８】プリプレグシートは表材層と中間層とが繊
維の方向が互いに直交またはほぼ直交するように、か
つ、中央から厚さ方向に面対称となるように、少なくと
も３枚以上、例えば３枚、４枚、５枚積層する。前記板
材は次いで所定の羽根形状（図４の１１〜１４，２１〜
２４に示す）に打ち抜かれる。１枚の板材から２０〜４
０枚程の羽根を打ち抜くことができる。打ち抜きは、表
材層の連続繊維の方向が羽根の長手方向と一致するよう
に行う。切断時には、連結ピンを通すための孔を同時に
あけることが一般的である。

【００１９】次に、本発明の実施の形態である遮光羽根
を用いたフォーカルプレーンシャッターについて説明す
る。図３，図４は本発明によるフォーカルプレーンシャ
ッタの実施例を示す図であって、図３は正面図、図４は
フォーカルプレーンシャッタ両羽根群（先幕と後幕）、
遮光羽根および中間板との位置関係を示す分解斜視図で
ある。

【００２０】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。そし
て、分割羽根１１〜１４は、それぞれ加締めピン１７１
〜１７４及び加締めピン１８１〜１８４により、アーム
１５，１６に回転可能に連結されている。また、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３１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。

【００２１】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、それぞれ加締めピン２７１
〜２７４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。また、アーム２６の孔２６
ａ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。

【００２２】これらのアーム１５，１６、２５，２６、
軸Ｘ１〜Ｘ４、加締めピン１７，１８，２７，２８、駆
動軸３１，３２は、それぞれ分割羽根１１〜１４、２１
〜２４を移動させる駆動機構１９，２３を構成してい
る。次に、この実施例のシャッタ幕について、さらに詳
しく説明する。まず、先幕について説明すると、板厚８
０〜１３０μｍの本発明品のＣＦＲＰ板材から所定の羽
根形状に打ち抜いて、羽根本体１１〜１３を形成し、板
厚５０〜８０μｍのアルミ合金から所定の羽根形状に打
ち抜いて羽根本体１４を形成した。次いで、羽根本体に
黒色系塗装を行った後、分割羽根１１〜１４にアーム１
５，１６を連結して先幕が完成する。

【００２３】最後に、シャッタ基板３０に組み上げて、
図３に示すフォーカルプレーンシャッタＳが完成した。
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について、最高シャッタスピード１／８０００秒で１
０万回以上の作動試験を行い安定した性能を得ることが
できた。また、走行上の異常も確認されなかった。

【００２４】以下、実施例により本発明のＣＦＲＰ製板
材及び遮光羽根を、より具体的に説明するが、本発明は
これに限られるものではない。 （実施例）本発明の実施形態の一実施例であるＣＦＲＰ
板材の製造方法及び遮光性、製造コストの評価結果につ
いて述べる。

【００２５】本実施例のプリプレグ積層シートは次のよ
うに構成した。 （実施例１）まず最初に、炭素繊維が連続繊維で一方向
に揃えられており、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂で
厚さが２０〜４０μｍのプリプレグシートとカーボンブ
ラックを混入したポリウレタンの樹脂層（厚さ２±１μ
ｍ）、を用意し、積層構成がＰＰ／ＰＰ／樹脂層／ＰＰ
／ＰＰとなるように積層した。（ＰＰはプリプレグシー
トを示す。）なお、プリプレグの繊維方向は０°／９０
°／９０°／０°となるよう積層した。その後、加熱加
圧成形して板材を得た。

【００２６】（実施例２）実施例１に基づいて得られた
板材の両表層に、黒色系塗装（２±１μｍ）を施して
板材を得た。 （実施例３）実施例１で用意したものと同様のプリプレ
グシートと樹脂層を、積層構成がＰＰ／樹脂層／ＰＰ／
ＰＰ／樹脂層／ＰＰとなるように積層した。なお、プリ
プレグの繊維方向は０°／９０°／９０°／０°となる
よう積層した。

【００２７】その後、加熱加圧成形して板材を得た。 （実施例４）実施例３に基づいて得られた板材の両表
層に、（２±１μｍ）黒色系塗装を施して板材を得
た。 （比較例）炭素繊維が連続繊維で一方向に揃えられてお
り、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂で厚さが２０〜４
０μｍのプリプレグシートと、これと同様のプリプレグ
で樹脂中にカーボンブラックを混入したプリプレグシー
トを用意し、積層構成がＰＰ／ＰＰ（ブラック）／ＰＰ
（ブラック）／ＰＰとなるように積層した。なお、プリ
プレグの繊維方向は０°／９０°／９０°／０°となる
よう積層した。その後、加熱加圧成形して板材を得
た。

【００２８】上記板材〜からプレス抜き加工により
所定形状の遮光羽根を製造した。なお、遮光羽根は中間
層の炭素繊維が羽根の長手方向と直角をなすように打ち
抜いた。表１に比較例の場合を１とした際の〜の
製造コストを示した。

【００２９】

【表１】 なお、実施例ではプリプレグ積層を４層構成、使用樹脂
層をカーボンブラック入りポリウレタンフィルム１層も
しくは２層としているが、本発明がこれに限定されるわ
けではない。

【００３０】

【発明の効果】このように、本発明の遮光羽根は、従来
の場合（比較例）と比べて、１２〜２１％の製造コスト
低減が図れた。なお、本発明の遮光羽根をカメラ用シャ
ッタに組み込んで評価した結果、耐久性等、従来品（比
較例）に比べて同等以上の性能を発揮することが確認さ
れた。

【００３１】さらに、ブラックプリプレグシートを使用
した場合、カーボンブラックがにじみ出て外観ムラとな
りやすく、塗装の厚さを厚くする必要があったが、この
場合には極薄い塗膜厚での対応が可能となるため、その
分だけ遮光羽根の重量が軽減し、より高速なシャッタ速
度への対応を可能とした。また、ＴＴＬマルチ調光を行
う場合、羽根表面の拡散反射率を高める必要があるが、
カーボンブラックを混入していないプリプレグシートだ
けを使用することで、拡散反射率が５〜７％と高くな
り、拡散反射率を高めるための白色化塗装をする際の厚
さを薄くできるという効果も得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の炭素繊維強化樹脂製遮光羽根を説明
するための部分拡大断面図である。

【図２】 本発明の炭素繊維強化樹脂製遮光羽根の積層
構成の一例を示す分解斜視図である。

【図３】 本発明に用いる樹脂層の構成を説明するため
の部分拡大断面図である。

【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５】 本発明によるフォーカルプレーンシャッタの
両羽根群（先幕と後幕）、遮板、中間板との位置関係を
示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 炭素繊維プリプレグシート ２ 樹脂層 ３ 離型フィルム 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 加締めピン １９，２９ 駆動機構 ３１，３２ 駆動軸 Ｘ１〜Ｘ４ 軸 ４１ 遮光板 ４２ 中間板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方向にそろえられた炭素繊維とこれを包
   含するマトリックス樹脂とからなる強化樹脂シートの複
   数枚を、その繊維方向が互いに直交又はほぼ直交するよ
   うに積層してなる炭素繊維強化樹脂製遮光羽根におい
   て、 前記強化樹脂シート間の少なくとも１個所に中間層とし
   て均一な樹脂層を設けたことを特徴とする炭素繊維強化
   樹脂製遮光羽根。
2. 【請求項２】 前記樹脂層の厚さが２〜５μｍであり、
   その膜厚ばらつきが±１μｍ以下であることを特徴とす
   る請求項１記載の炭素繊維強化樹脂製遮光羽根。
3. 【請求項３】 前記樹脂層にカーボンブラックを混入し
   たことを特徴とする請求項１記載の炭素繊維強化樹脂製
   遮光羽根。
4. 【請求項４】 複数枚の分割羽根と該分割羽根を駆動す
   る駆動機構からなるカメラ用シャッタにおいて、前記分
   割羽根のうち、少なくとも１枚は請求項１から請求項３
   記載のいずれかの炭素繊維強化樹脂製遮光羽根を使用し
   たことを特徴とするカメラ用シャッター。