JP4191528B2 - フォーカルプレンシャッタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はフォーカルプレンシャッタに関する。より詳しくは、特にデジタルカメラに組み込まれ、部品同士の摺動により発生する摩耗粉の量を極力抑えたフォーカルプレンシャッタに関する。
【0002】
【従来の技術】
フォーカルプレンシャッタは、複数枚に分割配置された遮光性のシャッタ羽根と、各シャッタ羽根に対してカシメなどにより一体的に取り付けられた羽根ダボと、この羽根ダボに対して摺動可能に係合して各シャッタ羽根を開閉作動する羽根アームとを含んでいる。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−157087公報
【特許文献2】
特開2001−311997公報
【特許文献3】
特開2002−010137公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
シャッタ羽根を開閉作動すると、羽根アームと羽根ダボがこすれて摩耗粉が発生する。従来の銀塩フィルムを用いたカメラでは、露光動作毎にフィルムが巻き取られる為、カメラに組み込まれたフォーカルプレンシャッタに上述した摩耗粉が発生しても堆積することはなかった。しかしながら、デジタルカメラでは、銀塩フィルムの代わりに用いられるCCDなどの撮像素子は固定されている。デジタルカメラに組み込まれたフォーカルプレンシャッタを繰り返し駆動すると、シャッタ羽根の開閉作動に伴う羽根アームと羽根ダボのこすれによる摩耗粉が発生する。この摩耗粉が画枠内に堆積すると、画質の低下を引き起こす為、解決すべき課題となっている。
【0005】
尚、これまでに幾つかの摩耗粉対策が提案されている。例えば、特許文献1には、CCD上の異物を表示するゴミモードとこの異物の清掃をする為のクリーニングモードとを備え、これらのモードの切り換えを速やかに行なうことのできる撮像装置が提案されている。ゴミモードでCCD上の異物が検出表示されると、直ちにクリーニングモードに移行して、清掃作業に移ることができる。特許文献2は、フォーカルプレンシャッタと撮像素子との間に光学的なローパスフィルタを挿入した電子カメラを提案している。このローパスフィルタにより、フォーカルプレンシャッタから発生する摩耗粉で引き起こされる画質の低下を防止する。更に、特許文献3は、このローパスフィルタを露出動作中に移動可能な電子カメラを提案している。ローパスフィルタに塵埃が付着した場合でも、これを露光動作中に動かすことで、塵埃の影を複数の画素に分散させ、撮像デバイスが得る画像の画質低下を抑制する。しかしながら、これらの摩耗粉対策はいずれも摩耗粉の発生を前提としており、根本的な対策とはなっていない。本発明は、摩耗粉の発生自体を効果的に抑制可能なフォーカルプレンシャッタを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明は、遮光性のシャッタ羽根と、該シャッタ羽根に取り付けられた羽根ダボと、該羽根ダボに対して摺動可能に係合して該シャッタ羽根を開閉作動する羽根アームとを含むフォーカルプレンシャッタにおいて、前記羽根ダボの表面硬度は前記羽根アームの表面硬度より硬く、前記羽根アームの表面硬度がHv300〜900で、前記羽根ダボの表面硬度はHv450〜1000であり、前記羽根アームおよび前記羽根ダボは化学研磨処理を施されており、前記羽根ダボはニッケルメッキ、クロムメッキ、パラジウムメッキ又はロジウムメッキを施されており、前記羽根ダボの材料はSUS416材或いはSK材で、前記羽根アームの材料はSK材である事を特徴とする。
【0007】
又本発明は、遮光性のシャッタ羽根と、該シャッタ羽根に取り付けられた羽根ダボと、該羽根ダボに対して摺動可能に係合して該シャッタ羽根を開閉作動する羽根アームとを含むフォーカルプレンシャッタにおいて、前記羽根ダボの表面硬度は前記羽根アームの表面硬度より硬く、前記羽根アームの表面硬度がHv300〜900で、前記羽根ダボの表面硬度はHv450〜1000であり、前記羽根アームおよび前記羽根ダボは化学研磨処理を施されており、前記羽根ダボはニッケルメッキ、クロムメッキ、パラジウムメッキ又はロジウムメッキを施されており、前記羽根ダボの材料はSUS416材或いはSK材で、前記羽根アームの材料はチタン材である事を特徴とする。
【0008】
CCDなどの撮像素子を用いたデジタルカメラの画枠に堆積する異物を調査した結果、これらがフォーカルプレンシャッタから発生する摩耗粉であることが、耐久試験の結果判明した。この摩耗粉は粒径が数十μm程度で、相当量が発生していることが判明した。その発生源を調査したところ、羽根アームの穴部と羽根ダボの間の摺動で多量の摩耗粉が発生していることが分かった。そこで、摺動により摩耗粉が発生しにくい材料/表面処理の組合せを種々検討した結果、羽根アームについてはSK材もしくはチタン材を用い、プレス抜きなどで発生したバリを化学研磨により除去する。羽根アームの表面硬度はビッカース硬度Hv300〜900である。羽根ダボについてはSUS416材或いはSK材を用いるとともに、化学研磨を施して前加工で生じたバリを除去する。その上に硬質クロムメッキ(表面硬度Hv700〜800)、化学ニッケルメッキ(Hv500〜600)、パラジウムメッキ(Hv450〜550)又はロジウムメッキ(Hv800〜900)を施す。羽根ダボの表面硬度はHv450〜1000になる。羽根アームの表面硬度より羽根ダボ側の表面硬度を高くすることで、羽根ダボの摩耗を抑制し、画質を低下させる摩耗粉の発生を少なくすることが可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明に係るフォーカルプレンシャッタを示す模式図であり、(A)は平面図、(B)は要部断面図である。(A)に示す様に、本フォーカルプレンシャッタは、シャッタ基板0を用いて組み立てられている。シャッタ基板0の中央部には長方形の開口3(一点鎖線で示す)が設けられている。休止状態において、4枚の先シャッタ羽根1が互いに部分的に重なり合ってシャッタ開口3を遮蔽している。図示しないが先シャッタ羽根群の下方には後シャッタ羽根群が重なって配置されている。各シャッタ羽根1の先端部は羽根抑え4によって不要な動きを規制されている。各シャッタ羽根1の根元部には金属で加工した羽根ダボ2が、カシメなどにより一体的に取り付けられている。基板0の左端部には1組の羽根アーム5及び6が互いに平行関係を保って回動自在に軸支されている。各先シャッタ羽根1はその根元部において羽根ダボ2を介し羽根アーム5及び6に係止されている。後シャッタ羽根群も同様に図示しない一対の羽根アームによって係止されている。主羽根アーム5には長穴7が設けられており、主羽根アーム5の回動に伴う長穴7の移動軌跡に沿って長溝8が基板0に設けられている。尚、図示しないが長穴7には溝8を介して基板0を貫通する駆動ピンが係合している。図示しないシャッタレリースボタンを押すと、駆動ピンは基板0に設けられた長溝8に沿って与えられた付勢力により上方に移動する。これに伴って長穴7において駆動ピンと係合している主羽根アーム5及びこれと連動する従羽根アーム6は上方に回動する。この回動により先シャッタ羽根1は上方に縦走り走行し、開口3を開く。次いで図示しない後シャッタ羽根群が縦走り走行し開口3を遮蔽して露光が終了する。
【0010】
(B)に示す様に、羽根ダボ2はシャッタ羽根1にカシメなどで一体的に取り付けられている。羽根アーム5は、羽根ダボ2に対して摺動可能に係合し、シャッタ羽根1を開閉作動する。係る構成において、羽根ダボ2の表面硬度は羽根アーム5の表面硬度より硬い。羽根ダボ2の外周部と、羽根アーム5に形成された係合用の貫通孔の内周部とは、互いに摺動して摩耗粉が発生する恐れがある。本発明では、羽根ダボ2の外周表面硬度が、羽根アーム5に形成された貫通孔の内周表面硬度より高くなっている。これにより、摩耗粉の発生を抑えることができる。具体的には、羽根アーム5側の表面硬度がHv300〜900程度であるのに対し、シャッタ羽根側1の羽根ダボ2の表面硬度はHv450〜1000程度に設定されている。尚、羽根アーム5や羽根ダボ2にはあらかじめ化学研磨処理を施して、摩耗粉などの発生原因となり得る前加工で生じたバリなどを除去しておく。特に羽根ダボ2に関しては、表面硬度を高める為に、ニッケルメッキ、クロムメッキ、パラジウムメッキ、ロジウムメッキなどを施す。羽根ダボ2の材料はSUS416材又はSK材を用いる。羽根アーム5の材料はSK材又はチタン材を用いる。羽根ダボ2と羽根アーム5の材料硬度はほぼ同等か、あるいは羽根ダボ2の材料硬度の方が硬い。
【0011】
【実施例1】
シャッタスピード1/4000秒対応のフォーカルプレンシャッタに適用する羽根ダボ及び羽根アームのセットを実施例1として作成し、耐久試験を行って評価した。羽根ダボ及び羽根アームの詳細及び耐久試験結果をまとめて図2の表に示す。なお、図2の表には、比較例1の詳細及び耐久試験結果も載せてある。
【0012】
実施例1の羽根アームは、材質としてJIS規格で規定するSK4−CSPを用いた。SK4−CSPはばね用冷間圧延鋼帯である。この羽根アームは化学研磨を施し且つ黒染め処理を施してある。化学研磨処理は、あらかじめ羽根アーム状に加工した金属部品を化学研磨液に浸漬し、表面を溶解させてバリなどを除いている。この化学研磨による寸法変化は約1〜2μmの減少である。化学研磨液は三菱ガス化学社製のCPL−100を用い、浸漬時間は常温で約10秒としている。また、黒染め処理は、高温の強アルカリ水溶液に鉄鋼部品を浸漬して、黒色の四三酸化鉄(Fe3O4)からなる酸化皮膜を形成する処理である。さらに、無水クロム酸、又は重クロムカリによるクロメート処理を併用することで耐食性を向上させてカメラ部品等反射防止の必要な部品に広く使用される。本実施例ではここまでの処理を含む。
【0013】
実施例1の羽根ダボは、材質としてSUS416BFS材を用いた羽根ダボである。この材料は、快削ステンレス鋼棒のうち、JIS規格SUS416に規定されているものである。SUS416材を羽根ダボ形状に加工した後、化学研磨処理を加えてある。化学研磨処理を施すことで羽根ダボの表面が滑らかになる。更に、パラジウム(Pd)メッキを施してある。パラジウムメッキを行なうことで、表面硬度はHv450〜550程度になる。
【0014】
これに対し、比較例1では、羽根アームの材質として実施例1と同じSK4材を用いているが、化学研磨処理は省いてある。また、羽根ダボの材質は、実施例1と同じSUS416材を用いているが、化学研磨及びPdメッキは省いてある。
【0015】
実施例1及び比較例1の羽根アームと羽根ダボを、図1に示したフォーカルプレンシャッタに組み込み、シャッタスピード1/4000で3万回の開閉動作を行なって、耐久試験を実施した。その結果生じた摩耗粉の発生量や粒径を調査した。摩耗粉の発生量については、定性的な判定を行ない、判定結果を×、△、〇、◎などの記号で表わした。摩耗粉発生量が非常に多い場合×印を付し、順に△、〇、で摩耗粉発生量が極めて少ない場合◎印を付してある。比較例1につき3万回の試験を行なったところ、摩耗粉が大量に発生し判定は×であった。この摩耗粉は10μm以上の粒径を有し、大部分が羽根ダボの材料であるステンレスから発生したものであった。比較例1の羽根アーム及び羽根ダボのセットはデジタルカメラ向けのシャッタ部品として不適当である。これに対し、実施例1の耐久試験結果は◎で、摩耗粉が極めて少なくなった。摩耗粉を解析したところ粒径は10μm以下で金属成分は検出されず、主に空中に浮遊する塵埃であった。実施例1の羽根アーム及び羽根ダボのセットはデジタルカメラ向けのシャッタ部品として適当である。
【0016】
【実施例2】
シャッタスピード1/8000秒対応のフォーカルプレンシャッタに適用する羽根ダボ及び羽根アームのセットを実施例2として作成し、耐久試験を行って評価した。羽根ダボ及び羽根アームの詳細及び耐久試験結果をまとめて図3の表に示す。なお、図3の表には、比較例2の詳細及び耐久試験結果も載せてある。
【0017】
実施例2の羽根アームは、材質としてSK4に代えて、より軽量な高速走行に適したチタン材を用いている。この羽根アームは化学研磨を施し且つ窒化処理及び潤滑塗装を施してある。化学研磨処理は、あらかじめ羽根アーム状に加工したチタン材料部品を化学研磨液に浸漬し、表面を溶解させてバリなどを除いている。窒化処理は、羽根アーム表面に窒素を浸透拡散させ、表面の耐摩耗性及び耐疲労性(疲れ強さ)を上げている。また、潤滑塗装は、アクリル系の樹脂に導電性を有するカーボンブラック及び潤滑性を有するPTFEを添加したものからなる。樹脂は、塗膜中の分量が70〜80重量%の範囲にあり、塗膜表面の擦傷及び光反射を抑制可能である。カーボンブラックは、塗膜中の分量が5〜17重量%であり、塗膜表面の帯電を抑制する。又、PTFEは、塗膜中の分量が4〜10重量%であり、塗膜の表面に潤滑性の他耐擦傷性を付与する。
【0018】
実施例2の羽根ダボは、材質としてSUS416BFS材を用いている。SUS416材を羽根ダボ形状に加工した後、化学研磨処理を加えてある。更に、パラジウム(Pd)メッキを施してある。これらは、実施例1の羽根ダボと同じである。
【0019】
これに対し比較例2は、羽根アームの材質として実施例2と同じチタン材を用いているが、化学研磨処理は省いてある。また、羽根ダボの材質は、実施例2と同じSUS416材を用いているが、化学研磨及びPdメッキは省いてある。
【0020】
実施例2及び比較例2の羽根アームと羽根ダボを、図1に示したフォーカルプレンシャッタに組み込み、シャッタスピード1/8000で5万回の開閉動作を行なって、耐久試験を実施した。その結果生じた摩耗粉の発生量や粒径を調査した。比較例2につき5万回の試験を行なったところ、摩耗粉が大量に発生し判定は×であった。この摩耗粉は10μm以上の粒径を有し、大部分が羽根ダボの材料であるステンレスから発生したものであった。比較例2の羽根アーム及び羽根ダボのセットはデジタルカメラ向けのシャッタ部品として不適当である。これに対し、実施例2の耐久試験結果は◎で、摩耗粉が極めて少なくなった。摩耗粉を解析したところ粒径は10μm以下で金属成分は検出されず、主に空中に浮遊する塵埃であった。実施例2の羽根アーム及び羽根ダボのセットはデジタルカメラ向けのシャッタ部品として適当である。
【0021】
【実施例3】
シャッタスピード1/4000秒対応のフォーカルプレンシャッタに適用する羽根ダボ及び羽根アームのセットを実施例3として作成し、耐久試験を行って評価した。羽根ダボ及び羽根アームの詳細及び耐久試験結果をまとめて図4の表に示す。なお、図4の表には、比較例3の詳細及び耐久試験結果も載せてある。
【0022】
実施例3の羽根アームは、材質としてJIS規格で規定するSK4−CSPを用いた。SK4−CSPはばね用冷間圧延鋼帯である。この羽根アームは化学研磨を施し且つ黒染め処理を施してある。化学研磨処理は、あらかじめ羽根アーム状に加工した金属部品を化学研磨液に浸漬し、表面を溶解させてバリなどを除いている。この化学研磨による寸法変化は約1〜2μmの減少である。化学研磨液は三菱ガス化学社製のCPL−100を用い、浸漬時間は常温で約10秒としている。また、黒染め処理は、高温の強アルカリ水溶液に鉄鋼部品を浸漬して、黒色の四三酸化鉄(Fe3O4)からなる酸化皮膜を形成する処理である。さらに、無水クロム酸、又は重クロムカリによるクロメート処理を併用することで耐食性を向上させてカメラ部品等反射防止の必要な部品に広く使用される。本実施例ではここまでの処理を含む。
【0023】
実施例3の羽根ダボは、材質としてSUS416BFS材に代えてSK4材を用いた羽根ダボである。SK4材を羽根ダボ形状に加工した後、熱処理及び化学研磨処理を加えてある。熱処理は焼入れ及び焼き戻しなどを含む。熱処理を行うと、材料のビッカース硬度がHv350〜450程度になる。また、化学研磨処理を施すことで羽根ダボの表面が滑らかになる。更に、パラジウム(Pd)メッキを施してある。パラジウムメッキを行なうことで、表面硬度はHv450〜550程度になる。
【0024】
これに対し、比較例3では、羽根アームの材質として実施例3と同じSK4材を用いているが、化学研磨処理は省いてある。また、羽根ダボの材質は、実施例3と同じSK4材を用いているが、化学研磨及びPdメッキは省いてある。その代わり、黒染め処理を加えてある。
【0025】
実施例3及び比較例3の羽根アームと羽根ダボを、図1に示したフォーカルプレンシャッタに組み込み、シャッタスピード1/4000で3万回の開閉動作を行なって、耐久試験を実施した。その結果生じた摩耗粉の発生量や粒径を調査した。摩耗粉の発生量については、定性的な判定を行ない、判定結果を×、△、〇、◎などの記号で表わした。摩耗粉発生量が非常に多い場合×印を付し、順に△、〇、で摩耗粉発生量が極めて少ない場合◎印を付してある。比較例3につき3万回の試験を行なったところ、摩耗粉が大量に発生し判定は×であった。この摩耗粉は10μm以上の粒径を有し、大部分が羽根ダボ及び羽根アームから発生したものであった。比較例3の羽根アーム及び羽根ダボのセットはデジタルカメラ向けのシャッタ部品として不適当である。これに対し、実施例3の耐久試験結果は◎で、摩耗粉が極めて少なくなった。摩耗粉を解析したところ粒径は10μm以下で金属成分は検出されず、主に空中に浮遊する塵埃であった。実施例3の羽根アーム及び羽根ダボのセットはデジタルカメラ向けのシャッタ部品として適当である。
【0026】
【実施例4】
シャッタスピード1/8000秒対応のフォーカルプレンシャッタに適用する羽根ダボ及び羽根アームのセットを実施例4として作成し、耐久試験を行って評価した。羽根ダボ及び羽根アームの詳細及び耐久試験結果をまとめて図5の表に示す。なお、図5の表には、比較例4の詳細及び耐久試験結果も載せてある。
【0027】
実施例4の羽根アームは、材質としてSK4に代えて、より軽量な高速走行に適したチタン材を用いている。この羽根アームは化学研磨を施し且つ窒化処理及び潤滑塗装を施してある。化学研磨処理は、あらかじめ羽根アーム状に加工したチタン材料部品を化学研磨液に浸漬し、表面を溶解させてバリなどを除いている。窒化処理は、羽根アーム表面に窒素を浸透拡散させ、表面の耐摩耗性及び耐疲労性(疲れ強さ)を上げている。また、潤滑塗装は、アクリル系の樹脂に導電性を有するカーボンブラック及び潤滑性を有するPTFEを添加したものからなる。樹脂は、塗膜中の分量が70〜80重量%の範囲にあり、塗膜表面の擦傷及び光反射を抑制可能である。カーボンブラックは、塗膜中の分量が5〜17重量%であり、塗膜表面の帯電を抑制する。又、PTFEは、塗膜中の分量が4〜10重量%であり、塗膜の表面に潤滑性の他耐擦傷性を付与する。
【0028】
実施例4の羽根ダボも、材質としてSK4材を用いた羽根ダボである。SK4材を羽根ダボ形状に加工した後、熱処理及び化学研磨処理を加えてある。熱処理は焼入れ及び焼き戻しなどを含む。熱処理を行うと、材料のビッカース硬度がHv350〜450程度になる。また、化学研磨処理を施すことで羽根ダボの表面が滑らかになる。更に、パラジウム(Pd)メッキを施してある。パラジウムメッキを行なうことで、表面硬度はHv450〜550程度になる。
【0029】
これに対し比較例4は、羽根アームの材質として実施例4と同じチタン材を用いているが、化学研磨処理は省いてある。また、羽根ダボの材質は、実施例4と同じSK4材を用いているが、化学研磨及びPdメッキは省いてある。その代わり、黒染め処理を加えてある。
【0030】
実施例4及び比較例4の羽根アームと羽根ダボを、図1に示したフォーカルプレンシャッタに組み込み、シャッタスピード1/8000で5万回の開閉動作を行なって、耐久試験を実施した。その結果生じた摩耗粉の発生量や粒径を調査した。比較例4につき5万回の試験を行なったところ、摩耗粉が大量に発生し判定は×であった。この摩耗粉は10μm以上の粒径を有し、分析するとFeが検出された。羽根ダボのSK材から発生したものであった。比較例4の羽根アーム及び羽根ダボのセットはデジタルカメラ向けのシャッタ部品として不適当である。これに対し、実施例4の耐久試験結果は◎で、摩耗粉が極めて少なくなった。摩耗粉を解析したところ粒径は10μm以下で金属成分は検出されず、主に空中に浮遊する塵埃であった。実施例4の羽根アーム及び羽根ダボのセットはデジタルカメラ向けのシャッタ部品として適当である。
【0031】
なお、実施例1〜実施例4ではいずれも羽根ダボにPdメッキを施しているが、これに代えて化学ニッケル(Ni)メッキを施しても良い。2.5μm程度の厚みの化学ニッケルメッキを施すことで、表面硬度はHv500〜600に上昇する。或いはクロム(Cr)メッキを施しても良い。硬質クロムメッキを行なうと、ビッカース硬度はHv700〜800に達する。また、ロジウムメッキは硬度がパラジウムメッキより高く、その効果がさらに期待される。
【0032】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、羽根アーム及び羽根ダボの表面を平滑化し、且つ摩耗するシャッタ羽根ダボの表面硬度を改善することで、シャッタ動作により発生する摩耗粉の量を軽減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るフォーカルプレンシャッタを示す模式図である。
【図2】本発明に係るフォーカルプレンシャッタの第一実施例の耐久試験結果を示す表図である。
【図3】本発明に係るフォーカルプレンシャッタの第二実施例の耐久試験結果を示す表図である。
【図4】本発明に係るフォーカルプレンシャッタの第三実施例の耐久試験結果を示す表図である。
【図5】本発明に係るフォーカルプレンシャッタの第四実施例の耐久試験結果を示す表図である。
【符号の説明】
1・・・シャッタ羽根、2・・・羽根ダボ、5・・・羽根アーム
Claims (2)
- 遮光性のシャッタ羽根と、該シャッタ羽根に取り付けられた羽根ダボと、該羽根ダボに対して摺動可能に係合して該シャッタ羽根を開閉作動する羽根アームとを含むフォーカルプレンシャッタにおいて、
前記羽根ダボの表面硬度は前記羽根アームの表面硬度より硬く、
前記羽根アームの表面硬度がHv300〜900で、前記羽根ダボの表面硬度はHv450〜1000であり、
前記羽根アームおよび前記羽根ダボは化学研磨処理を施されており、
前記羽根ダボはニッケルメッキ、クロムメッキ、パラジウムメッキ又はロジウムメッキを施されており、
前記羽根ダボの材料はSUS416材或いはSK材で、前記羽根アームの材料はSK材である事を特徴とするフォーカルプレンシャッタ。 - 遮光性のシャッタ羽根と、該シャッタ羽根に取り付けられた羽根ダボと、該羽根ダボに対して摺動可能に係合して該シャッタ羽根を開閉作動する羽根アームとを含むフォーカルプレンシャッタにおいて、
前記羽根ダボの表面硬度は前記羽根アームの表面硬度より硬く、
前記羽根アームの表面硬度がHv300〜900で、前記羽根ダボの表面硬度はHv450〜1000であり、
前記羽根アームおよび前記羽根ダボは化学研磨処理を施されており、
前記羽根ダボはニッケルメッキ、クロムメッキ、パラジウムメッキ又はロジウムメッキを施されており、
前記羽根ダボの材料はSUS416材或いはSK材で、前記羽根アームの材料はチタン材である事を特徴とするフォーカルプレンシャッタ。
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