(57)【要約】    【課題】  軽量且つ高剛性を有し、製造コストを低減することができる光学機器用遮光羽根、光学機器用遮光羽根の製造方法、及び光量調節装置を提供する。    【解決手段】  本実施の形態に係る先膜遮光羽根１１は、略矩形の板形状を有し、その厚さが５０〜２００μｍであって、強化材１１ａが含有された熱可塑性樹脂から成る羽根部材１１ｂと、羽根部材１１ｂの表面に形成され、厚さが約５．０μｍである遮光性膜１１ｃとを有する。強化材１１ａはウイスカ（針状）形状を有する微粒子から成り、該微粒子の長さは５０μｍ以下であり、その直径は１μｍ以下である。また強化材１１ａの含有量、すなわち、強化材１１ａの先膜遮光羽根１１に対する重量比は、８．０〜６０ｗｔ％である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂に強化材を添加した材料より構成される羽部部材を有することを特徴とする光学機器用遮光羽根。
【請求項２】
前記羽根部材は板形状を有し、厚さが５０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１記載の光学機器用遮光羽根。
【請求項３】
前記強化材は針形状を有する微粒子から成り、前記針形状の微粒子の長さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学機器用遮光羽根。
【請求項４】
前記針形状の微粒子の含有量は、８．０〜６０ｗｔ％であることを特徴とする請求項３記載の光学機器用遮光羽根。
【請求項５】
前記強化材は板形状を有する微粒子から成り、前記板形状の微粒子は、各辺の長さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学機器用遮光羽根。
【請求項６】
前記板形状の微粒子の含有量は、１５〜６０ｗｔ％であることを特徴とする請求項５記載の光学機器用遮光羽根。
【請求項７】
前記羽根部材を構成する材料は、遮光性材料を含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学機器用遮光羽根。
【請求項８】
前記羽根部材の表面に、遮光性、低反射性、潤滑性、及び非帯電性のうち少なくとも１つの性質を有する膜を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学機器用遮光羽根。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学機器用遮光羽根を備えることを特徴とする光量調節装置。
【請求項１０】
加熱された熱可塑性樹脂に強化材を含有する含有ステップと、
前記強化材が含有された熱可塑性樹脂をシート状に形成するシート形成ステップと、
前記シート状に形成された熱可塑性樹脂を所定の形状に打抜く打抜きステップとを有することを特徴とする光学機器用遮光羽根の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器用遮光羽根、光学機器用遮光羽根の製造方法、及び光量調節装置に関し、特に、カメラのフォーカルプレーンシャッタやレンズシャッタ等で用いられる、シャッタ羽根や絞り羽根等の光学機器用遮光羽根、光学機器用遮光羽根の製造方法、及び光学機器用遮光羽根を備える光量調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラなどの光学機器に用いられる、シャッタ羽根や絞り羽根等の遮光羽根は、極めて短時間に走行と停止を行う為、軽量且つ高剛性でなければならないという制約がある。また、遮光羽根は、フィルムなどの感光材料の前を覆って光を遮るものであるから、適切な遮光性を有していなければならない。さらに、遮光羽根は、複数枚が互いに重なりあって作動する状況が多く、複数の遮光羽根を互いにスムーズに作動させる為に、潤滑性・非帯電性が必要とされ、加えて、遮光羽根からの漏光や、作動時の遮光羽根同士の衝突による破損を防止する為に、遮光羽根表面の低反射性や平面性が求められる。
【０００３】
また、近年、更なるシャッタースピードの高速化によって、遮光羽根には更なる軽量性、高剛性、及び平面性が要求されている。
【０００４】
そこで、上記のような要求を満たすべく、従来から遮光羽根として使われている材料や構成において、遮光羽根の軽量化や高剛性化を目的として多くの対策が実行されている。
【０００５】
例えば、フォーカルプレーンシャッタで用いられる遮光羽根の軽量性や高剛性に関し、特許文献１には、羽根の表面に凸凹が形成された遮光羽根が開示されている。また、特許文献２には、金属薄膜やプラスチック薄膜の表面にダイヤモンド状炭素膜もしくはダイヤモンド膜を被覆した構成を有する遮光羽根が開示されている。さらに、特許文献３には、炭素繊維で強化された遮光羽根が開示されている。
【０００６】
また、遮光羽根の平面性に関し、例えば、特許文献３には、熱処理を行うことにより遮光羽根の平面度の経時変化を抑制することが可能な技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０５−１３４２９２号公報
【特許文献２】特開平０６−９５２１０号公報
【特許文献３】特開平０６−１５７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような遮光羽根では、該遮光羽根の表面に凸凹を形成する工程、ダイヤモンド膜等を被覆する工程、又は熱処理を行う工程等を経なければならず、工程数の増加や各工程の歩留まりの影響により、遮光羽根の製造コストが増大するという問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、軽量且つ高剛性を有し、製造コストを低減することができる光学機器用遮光羽根、光学機器用遮光羽根の製造方法、及び光量調節装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の光学機器用遮光羽根は、熱可塑性樹脂に強化材を添加した材料より構成される羽部部材を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の光学機器用遮光羽根は、請求項１記載の光学機器用遮光羽根において、前記羽根部材は板形状を有し、厚さが５０〜２００μｍであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の光学機器用遮光羽根は、請求項１又は２記載の光学機器用遮光羽根において、前記強化材は針形状を有する微粒子から成り、前記針形状の微粒子の長さが５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の光学機器用遮光羽根は、請求項３記載の光学機器用遮光羽根において、前記針形状の微粒子の含有量は、８．０〜６０ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の光学機器用遮光羽根は、請求項１又は２記載の光学機器用遮光羽根において、前記強化材は板形状を有する微粒子から成り、前記板形状の微粒子は、各辺の長さが５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の光学機器用遮光羽根は、請求項５記載の光学機器用遮光羽根において、前記板形状の微粒子の含有量は、１５〜６０ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の光学機器用遮光羽根は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学機器用遮光羽根において、前記羽根部材を構成する材料は、遮光性材料を含有することを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の光学機器用遮光羽根は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学機器用遮光羽根において、前記羽根部材の表面に、遮光性、低反射性、潤滑性、及び非帯電性のうち少なくとも１つの性質を有する膜を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の光量調節装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学機器用遮光羽根を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の光学機器用遮光羽根の製造方法は、加熱された熱可塑性樹脂に強化材を含有する含有ステップと、前記強化材が含有された熱可塑性樹脂をシート状に形成するシート形成ステップと、前記シート状に形成された熱可塑性樹脂を所定の形状に打抜く打抜きステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の光学機器用遮光羽根によれば、羽根部材が熱可塑性樹脂に強化材を添加した材料によって構成されるので、熱可塑性樹脂のみから成る羽根部材と同等に軽量であって、熱可塑性樹脂のみから成る羽根部材より大きい強度を有する遮光羽根を作製することができ、もって光学機器用遮光羽根は軽量且つ高剛性を有し、該遮光羽根の製造コストを低減することができる。
【００２０】
請求項２記載の光学機器用遮光羽根によれば、羽根部材は板形状を有し、厚さが５０〜２００μｍであるので、熱可塑性樹脂のみから成る遮光羽根と同様の製造方法を用いて作製することができる。
【００２１】
請求項３記載の光学機器用遮光羽根によれば、強化材は針形状を有する微粒子から成り、針形状の微粒子の長さが５０μｍ以下であるので、遮光羽根表面の粗さを小さくすることができる。
【００２２】
請求項４記載の光学機器用遮光羽根によれば、針形状の微粒子の含有量は、８．０〜６０ｗｔ％であるので、熱可塑性樹脂のみから成る遮光羽根の数倍の強度を有する遮光羽根を作製することができる。
【００２３】
請求項５記載の光学機器用遮光羽根によれば、強化材は板形状を有する微粒子から成り、板形状の微粒子は、各辺の長さが５０μｍ以下であるので、遮光羽根表面の粗さを小さくすることができる。
【００２４】
請求項６記載の光学機器用遮光羽根によれば、板形状の微粒子の含有量は、１５〜６０ｗｔ％であるので、熱可塑性樹脂のみから成る羽根部材の数倍の強度を有する遮光羽根を作製することができる。
【００２５】
請求項７記載の光学機器用遮光羽根によれば、羽根部材を構成する材料は遮光性材料を含有するので、遮光羽根からの漏光を確実に防止することができる。
【００２６】
請求項８記載の光学機器用遮光羽根によれば、羽根部材の表面に、遮光性、低反射性、潤滑性、及び非帯電性のうち少なくとも１つの性質を有する膜を有するので、遮光羽根からの漏光を確実に防止することができ、作動時の遮光羽根同士の衝突による破損を防止することができ、また、帯電による遮光羽根へのゴミの付着を防止することができる。
【００２７】
請求項１０記載の光学機器用遮光羽根の製造方法によれば、加熱された熱可塑性樹脂に強化材が含有され、強化材が含有された熱可塑性樹脂がシート状に形成され、シート状に形成された熱可塑性樹脂が所定の形状に打抜かれるので、熱可塑性樹脂のみから成る遮光羽根と同様の製造方法で、熱可塑性樹脂のみから成る羽根部材より大きい強度を有する遮光羽根を作製することができ、もって光学機器用遮光羽根は軽量且つ高剛性を有し、該遮光羽根の製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、熱可塑性樹脂に強化材を添加した材料により羽根部材を構成すると、熱可塑性樹脂のみから成る羽根部材と同等に軽量であって、熱可塑性樹脂のみから成る羽根部材より大きい強度を有する遮光羽根を作製することができ、もって軽量且つ高剛性を有し、製造コストを低減することができ、また、強化材は針形状を有する微粒子から成り、針形状の微粒子の長さが５０μｍ以下であると、遮光羽根表面の粗さを小さくすることができ、さらに、針形状の微粒子の含有量が８．０〜６０ｗｔ％であると、熱可塑性樹脂のみから成る遮光羽根の数倍の強度を有する遮光羽根を作製することができることを見出した。
【００２９】
また、本発明者は、羽根部材に遮光性材料を含有させると、遮光羽根からの漏光を確実に防止することができることを見出した。
【００３０】
本発明は、上記研究結果に基づいてなされたものである。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態に係る光学機器用遮光羽根を備えるフォーカルプレーンシャッターユニットを概略的に示す図であり、図１（Ａ）は、フォーカルプレーンシャッターユニットの正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。
【００３３】
図１において、フォーカルプレーンシャッターユニット１は、シャッタ地板１０と、カメラのファインダ観察時には被写体光束を遮り、撮像時には被写体光束の光路から待避して露光を開始させる複数の先膜遮光羽根１１と、ファインダ観察時には被写体光束の光路から待避しているとともに、撮像時には複数の先膜遮光羽根１１の走行開始後所定のタイミングで被写体光束を遮光する複数の後膜遮光羽根１２と、複数の先膜遮光羽根１１を駆動する先膜駆動アーム１３と、複数の先膜遮光羽根１１を支持する先膜支持アーム１４と、複数の後膜遮光羽根１２を駆動する後膜駆動アーム１５と、複数の後膜遮光羽根１２を支持する後膜支持アーム１６と、仕切り板１７とを備える。
【００３４】
先膜遮光羽根１１及び後膜遮光羽根１２は、夫々強化材を添加した熱可塑性樹脂から成る。先膜遮光羽根１１及び後膜遮光羽根１２は同一の材料及び構成から成るため、以下、先膜遮光羽根１１について説明する。
【００３５】
図２は、図１における先膜遮光羽根の部分断面図である。
【００３６】
図２において、先膜遮光羽根１１は、略矩形の板形状を有し、熱可塑性樹脂に強化材１１ａを添加した材料より構成される羽根部材１１ｂと、羽根部材１１ｂの表面に形成され、厚さが約５．０μｍである遮光性膜１１ｃとを有する。強化材１１ａはウイスカ（針状）形状を有する微粒子から成り、該ウイスカ形状の微粒子の長さは５０μｍ以下であり、その直径は１μｍ以下である。また、ウイスカ形状の微粒子の含有量は、８．０〜６０ｗｔ％である。また、強化材１１ａは板形状を有する微粒子から成っていてもよく、この場合、板形状を有する微粒子の各辺の長さが５０μｍ以下であり、板形状を有する微粒子の含有量は、１５〜６０ｗｔ％であるのが好ましい。
【００３７】
先膜遮光羽根１１を形成する材料として用いられる熱可塑性樹脂とは、一般に汎用プラスチックまたはエンジニアリングプラスチックと呼ばれる合成樹脂や天然樹脂材料と呼ばれる材料であり、加熱することによって流動性を示し、冷却することで再び固体状態になる性質を有する材料である。
【００３８】
また、先膜遮光羽根１１は、数種類の熱可塑性樹脂を組み合わせた複合材料から成るものであってもよい。また、光学機器用遮光羽根では、その用途上、光を吸収することによって加熱された条件で駆動することが多いため、耐熱性の高いエンジニアリングプラスチックが使用されるのが好ましい。
【００３９】
耐熱性の高いエンジニアプラスチックには、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、フッ素樹脂などがある。
【００４０】
先膜遮光羽根１１の厚さは、５０〜２００μｍであり、より好ましくは、７０〜１２０μmである。先膜遮光羽根１１の厚さが５０μｍ未満の場合、遮光羽根としての機械的強度が低下するとともに、遮光性が低下する。また、先膜遮光羽根１１の厚さが２００μｍを超えると、機械的強度は増加するが、重量が増加して慣性モーメントが増加することから、遮光羽根として不利になる。さらに、先膜遮光羽根１１の厚さが２００μｍを超えるフォーカルプレーンシャッタの場合、互いに重なった先膜遮光羽根１１の厚さが２００μｍを超えると、先膜遮光羽根１１と後膜遮光羽根１２との距離が離れてしまいシャッタ効率が落ちる。
【００４１】
先膜遮光羽根１１（以下、単に「遮光羽根」という）が形成される熱可塑性樹脂に添加される強化材は、上述したように、長さが５０μｍ以下のウイスカ（針状）形状を有する。ウイスカ形状である強化材は、一般的な強化材としてのフィラー（繊維状、ウイスカ、板状、粒状の添加剤材の総称）の中でもアスペクト比（長さ／直径、面積／厚さ）が高く、プラスチックの強化に適している。同様に、遮光羽根が形成される熱可塑性樹脂に添加される強化材は、上述したように板形状であってもよい。板形状の強化材も、アスペクト比が大きく、熱可塑性樹脂等のプラスチックの強化材として適しているからである。
【００４２】
強化材のアスペクト比と強化材が添加されたプラスチックの強度との関係において、強化材のアスペクト比が大きくなる程プラスチックのマトリックス分子の自由度が抑制され、その結果として強化材が添加されたプラスチックの弾性率や熱変形温度が高くなり、力学的性質や熱的性質が向上すると考えられている。
【００４３】
ウイスカ形状である強化材は、例えば、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、ウォストナイト、ゾノナトナイト、石膏繊維、針状酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等の無機化合物から成るのが好ましい。また、板形状である強化材は、タルク、マイカ、クレー等の無機化合物から成るのが好ましい。また、樹脂との結合を強固にしたり、導電性や遮光性を持たせるために、強化材に表面処理を施すことが一般的に行われている。さらに、それらフィラーの分散と濡れ性向上のための表面処理や改質が加工性の向上やフィラーの機能の発現という観点から施されてもよい。
【００４４】
樹脂と強化材としてのフィラーとの重量比を変えることなく、サイズの異なるフィラーを用いた場合、フィラーのサイズが小さい程、樹脂とフィラーの接する表面積が増えるため、フィラーと樹脂の結合が強固になる。また、フィラーのサイズが小さい程、隣接フィラー間の距離が小さくなり、より樹脂の自由度を抑制することが出来るため、少量のフィラーの添加でも、プラスチックの高い曲げ弾性率を得ることが可能である。
【００４５】
更に、本発明におけるような、厚さが５０〜２００μｍ、より好ましくは７０〜１２０μｍである遮光羽根の強化を行うためには、樹脂に添加されるフィラー、すなわち強化材の大きさが上記厚さ以下であることが必要とされ、遮光羽根の内部に多くの強化材を添加するためには、強化剤の寸法が小さいことが好ましい。具体的には、板形状の強化材では、長さが５０μｍ以下であるのが好ましい。本発明において、上述したような樹脂と強化材との複合材料を使うことにより、所望の剛性、曲げ弾性率を達成できる。
【００４６】
次に、遮光羽根には、光を遮る能力としての遮光性が必要とされる。そのためには、遮光羽根の表面に遮光性塗料を塗布する方法や、遮光羽根の内部にカーボン微粒子等の遮光性材料を添加する方法により、所望の遮光性を達成することができる。遮光羽根の表面に遮光性塗料を塗布する方法、もしくは遮光羽根の内部に遮光性材料を添加する方法のいずれか一方を実施することが考えられるが、より好ましくは、遮光羽根の表面に遮光性塗料を塗布する方法、及び遮光羽根の内部に遮光性材料を添加する方法の両方を実施してもよい。これにより、遮光羽根からの漏光を確実に防止することができる。
【００４７】
遮光羽根の厚さが５０μｍのようにごく薄い場合、内部に存在する遮光性材料の量が少なくなり、所望の遮光性を得られないことがあるため、当該遮光羽根の表面にも遮光性塗料を塗布する必要がある。この場合、遮光羽根の厚さに応じて、遮光羽根の表面に塗布される遮光性塗料の厚さを変えることが好ましい。また、遮光羽根の内部の遮光性材料のみで所望の遮光性が得られる場合は、遮光性塗料を塗布する工程は必要とされない。この塗布工程を減らすことにより、遮光羽根の製造コストや製造装置などのスペースを少なくすることができる。
【００４８】
さらに、低反射率性、潤滑性および帯電防止性も遮光羽根として重要な要素となる。反射率の高い遮光羽根を使用した場合は、反射した光が光学機器のレンズなどに反射し、多重反射をした光が受光部に入ることにより、光学機器の性能が低下する。また、遮光羽根は、隣り合う複数の遮光羽根間から漏れる光による露光が起こらないように、遮光羽根間の距離が短くなるように配設され、該遮光羽根同士が摺動しながら高速走行する。このとき、潤滑性が悪い場合は遮光羽根が高速走行できないといった問題や、遮光羽根の表面が削れてゴミが発生するという問題がある。これらの問題を解決することは、遮光羽根の性能や品質を維持するために大変重要である。
【００４９】
ホウ酸アルミニウムのような強化材やカーボン微粒子のような遮光性材料を熱可塑性樹脂に分散させる方法としては、周知の溶融混練方法を用いることができる。すなわち、熱可塑性樹脂が溶融状態であるときに強化材及び／又は遮光性材料等を混練分散することが好ましい。上記溶融混練方法では、一般的に使用されている混錬装置としての２軸押し出し機を利用することができる。このとき、強化材及び遮光性材料等の各成分は、タンブラーもしくはヘンシエルミキサーのような装置を用いて予め混合しても良いし、混練装置にそれぞれ個別に定量供給してもよい。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る遮光羽根の製造方法を説明する。
【００５１】
まず、一定比率で秤量した所定の熱可塑性樹脂及び強化材を、２軸押し出し機に投入して、加熱溶融し、さらにスクリュにより混練する。このようにして、目的に合った配合比の強化材を樹脂に分散させることができる。
【００５２】
熱可塑性樹脂及び強化材としてのフィラーを２軸押し出し機により押し出した後、強化材であるフィラーが分散された熱可塑性樹脂をシート状に加工する。この加工方法としては、例えば、上記の２軸押し出し機を用いて、一般的にＴダイ法、もしくはインフレーション法等を用いることが可能である。
【００５３】
次に、シート状に成形された熱可塑性樹脂の片面、あるいは両面に、ディップ法やスプレー法などを用いて、遮光性を有する黒色塗料を塗布し、熱可塑性樹脂の表面にシート状の遮光性膜を形成する。さらに、表面に遮光性膜が形成されたシート状の熱可塑性樹脂をプレスして所定の形状に打抜くことにより、遮光羽根が作製される。
【００５４】
なお、熱可塑性樹脂を所定の形状に打抜く際、予めシート状の熱可塑性樹脂をロールし、該ロールされた熱可塑性樹脂を連続して繰り出すことが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂の打抜き処理を連続して行うことができる。
【００５５】
また、すでに所定の配合比にフィラーが分散された熱可塑性樹脂から成る樹脂ペレットを使った場合は、２軸押し出し機による材料混練工程は不必要となり、一般的な単軸押し出し機を用いたプラスチックフィルム作成の際に施される処理と同様の工程で作成が可能である。
【００５６】
上述したように、本実施の形態によれば、羽根部材１１ｂが熱可塑性樹脂に強化材１１ａを添加した材料によって構成されるので、熱可塑性樹脂のみから成る羽根部材と同等に軽量であって、熱可塑性樹脂のみから成る羽根部材より大きい強度を有する遮光羽根を作製することができ、もって遮光羽根は軽量且つ高剛性を有し、該遮光羽根の製造コストを低減することができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、加熱された熱可塑性樹脂に強化材１１ａが含有され、強化材１１ａが含有された熱可塑性樹脂がシート状に形成され、シート状に形成された熱可塑性樹脂が所定の形状に打抜かれるので、熱可塑性樹脂のみから成る遮光羽根と同様の製造方法で、熱可塑性樹脂のみから成る遮光羽根と同等に軽量であって、熱可塑性樹脂のみから成る遮光羽根より大きい強度を有する遮光羽根を作製することができ、もって遮光羽根は軽量且つ高剛性を有し、該遮光羽根の製造コストを低減することができる。
【００５８】
また、遮光羽根１１は板形状を有し、厚さが５０〜２００μｍであるので、熱可塑性樹脂のみから成る遮光羽根と同様の製造方法を用いて作製することができる。
【００５９】
本実施の形態では、遮光羽根１１は、羽根部材１１ｂの表面に形成され、厚さが約５．０μｍである遮光性膜１１ｃを有するが、表面に形成される膜はこれに限るものではなく、羽根部材１１ｂの表面に、遮光性、低反射性、潤滑性、及び非帯電性のうち少なくとも１つの性質を有する膜を有してもよい。これにより、遮光羽根１１からの漏光を確実に防止することができ、作動時の遮光羽根同士の衝突による破損を防止することができ、また、帯電による遮光羽根へのゴミの付着を防止することができる。
【実施例】
【００６０】
（実施例１）
本実施例では、熱可塑性樹脂として、三菱エンジニアリングプラスチックス社製のＲｅｎｙＷ１１０及びＲｅｎｙ６００２を使用して実験を行った。なお、実験に用いることができる熱可塑性樹脂としては、これらに限るものではなく、他の熱可塑性樹脂を用いてもよい。
【００６１】
ＲｅｎｙＷ１１０は、ポリメタキシリレンアジパミド（略号：ＰＡＭＸＤ６）３０ｗｔ％、ポリヘキサメチレンアジパミド（略号：ＰＡ６６）５．０ｗｔ％、及びホウ酸アルミニウムウイスカ（長さ５０μｍ以下、直径１μｍ以下）６５ｗｔ％で構成される複合材料であり、Ｒｅｎｙ６００２は、ホウ酸アルミニウムが入っていないポリメタキシリレンアジパミド及びポリヘキサメチレンアジパミドから成る樹脂である。
【００６２】
このＲｅｎｙＷ１１０及びＲｅｎｙ６００２を、所定の割合で２軸押し出し機（テクノベル製ＫＺＷ１５−３０ＭＧ２）に投入し、２軸押し出し機及び巻き取り機を用いて、Ｔダイ法により厚さが約１００μｍであるロール状シートを作製し、作製したロール状シートに、遮光性膜の厚さが５．０μｍになるように遮光性塗料をディップコートし、プレス機を用いてロール状シートをプレスして、寸法が５０ｍｍ×９．０ｍｍである後述する表１に示す実施例１−１としての試験サンプルを作製した。なお、遮光性膜を形成する黒色塗料には周知の材料が使用され、ロール状シートの両面に、遮光性膜の厚さが５μｍになるように塗布される。また、ウイスカの重量比が夫々異なる値となるようにＲｅｎｙＷ１１０及びＲｅｎｙ６００２の混合する割合を変更し、表１に示す実施例１−１と同様の方法を用いて、表１に示す実施例１−２〜１−５としての試験サンプルを作成した。
【００６３】
次に、ＲｅｎｙＷ１１０及びＲｅｎｙ６００２を、実施例１−１とほぼ等しい割合で混合し、重量比が３％となるようにカーボンブラックを添加して、ロール状シートを作製し、作製したロール状シートに遮光性塗料をディップコートし、寸法が５０ｍｍ×９ｍｍである表１に示す実施例１−６としての試験サンプルをつくった。また、ＲｅｎｙＷ１１０及びＲｅｎｙ６００２の混合する割合を変更し、更に、重量比が３．０％となるようにカーボンブラックを添加して、ロール状シートを作製し、作製したロール状シートに遮光性塗料をディップコートし、寸法が夫々５０ｍｍ×９．０ｍｍである表１に示す実施例１−７〜１−１０としての試験サンプルを作成した。
【００６４】
一方、比較例１として、強化材であるホウ酸アルミニウムウイスカを添加せず、Ｒｅｎｙ６００２のみを用いて、実施例１と同様の方法により試験サンプルを作製した。
【００６５】
次に、ＣＦＲＰの前駆体であるプリプレグ・シートを複数枚用意し、各プリプレグ・シートの繊維の方向が互いに直交するように、当該プリプレグ・シートを３枚積層（繊維方向：０°／９０°／０°）し、ホットプレスを用いて加熱硬化させることにより、比較例２としての試験サンプルを作製した。
【００６６】
ここで、プリプレグ・シートとは、炭素繊維を一方向にそろえて薄く板状に並べ、マトリックス材料としてのエポキシ樹脂を含浸させて固化させたものであり、加熱により硬化させることができるものである。
【００６７】
さらに、Ｔダイ法によりＭＤ方向（回転の円周方向）に延伸されたＰＥＴシートを再加熱し、加熱された状態でＴＤ方向（回転の円周方向に対して垂直方向）に張力をかけることにより、二軸延伸ＰＥＴから成る比較例３としての試験サンプルを作製した。
【００６８】
また、比較例３で作製した二軸延伸ＰＥＴから成るシートに表面処理を施し、無電解ニッケルメッキを用いてＮｉ薄膜を二軸延伸ＰＥＴシートの両面に形成し、比較例４としての試験サンプルを作製した。
【００６９】
（曲げ弾性率について）
上記のように作製した実施例１−１〜１−１０及び比較例１〜４について、テンシロン万能試験機を用いて曲げ弾性率を測定した。まず、上記の実施例１−１〜１−１０及び比較例１の曲げ弾性率とウイスカ量との相関関係を図３のグラフに示した。図中に示したフィラー量、すなわち、ホウ酸アルミニウムウイスカの重量比（ｗｔ％）は、ＴＧ−ＤＴＡ測定により測定した値である。なお、本実施例で示す曲げ弾性率は、上記したような５０ｍｍ×９０ｍｍ形状の試験サンプルを、両端支持３０ｍｍスパンで、中央部を４．０ｍｍ変位させたときの荷重より求められた値である。
【００７０】
図３に示すように、曲げ弾性率は添加されるウイスカ量と共に上昇する。ここで、ホウ酸アルミニウムウイスカ量が６０ｗｔ％を越えると、試験サンプルを作製する際のシート成形が著しく難しくなるため、本実施例における実験では、ホウ酸アルミニウムウイスカ量が４９ｗｔ％以下であるシートを対象とした。ホウ酸アルミニウムウイスカ量が４９ｗｔ％である実施例１−１は、曲げ弾性率が１８．５ＧＰａであり、密度は１．４４ｇ／ｃｍ３であった。また、実施例１−２〜１−１０としての試験サンプルの曲げ弾性率は、夫々、８．０〜１８．５ＧＰａの範囲において所定の値を示した。一方、ウイスカ量が０である比較例１は、曲げ弾性率が４．０ＧＰａであった。
【００７１】
具体的に、実施例１−１〜１−１０及び比較例１〜４について、上記のように求められた曲げ弾性率の値を表１に示した。
【００７２】
【表１】
2006201268.tif 000003
【００７３】
ここで、樹脂を遮光羽根として用いるには、少なくとも曲げ弾性率が６．０ＧＰａ以上であるのが好ましく、シャッタースピードが速いフォーカルプレーンシャッターユニットに適用される遮光羽根では、曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上であるのが好ましい。
【００７４】
表１では実施例１−１〜１−１０の全てについて、曲げ弾性率が６．０ＧＰａを超えており、熱可塑性樹脂ＲｅｎｙＷ１１０及びＲｅｎｙ６００２の混合材に、強化材としてのホウ酸アルミニウムウスイカを添加することによって、遮光羽根として必要な曲げ弾性率を容易に確保できることが分かった。より具体的には、図３に示すグラフより、曲げ弾性率６．０ＧＰａ以上を確保するには、添加するウイスカ量を８．０ｗｔ％以上とすればよいことが分かった。
【００７５】
これに対して、表１に示すように、比較例１としての試験サンプルは、その曲げ弾性率が４．０ＧＰａであり、また、比較例３としての試験サンプルは、曲げ弾性率が３．５ＧＰａ、密度は１．３ｇ／ｍ３であるため、これらは曲げ弾性率の値が十分であるとは言えず、シャッタースピードの速いカメラへの利用には適さないことが分かった。
【００７６】
また、比較例２としての試験サンプルは、曲げ弾性率が６０ＧＰａ、密度は１．３ｇ／ｃｍ３であり、比較例４としての試験サンプルは、曲げ弾性率が１２ＧＰａであるため、これらは、高剛性という点では優れており、曲げ弾性率の観点からは、遮光羽根に適用可能であることが分かった。しかしながら、比較例２の場合は、プリプレグ・シートを作成する工程や、該プリプレグ・シートを積層し、ホットプレスを用いて固化する工程といった複雑な製造工程が必要とされ、製造コストが高くなるという問題があり、比較例４の場合は、密度が比重１．８ｇ／ｃｍ３であり、比重が大きいという問題があり、さらに、シート加工、表面処理、及びニッケルメッキ処理等が増えることにより、製造コストが増大するという問題点があるため、結果として遮光羽根に適用するのは好ましくないことが分かった。
【００７７】
実施例１−１〜１−１０について、製造コストからの観点から遮光羽根の適用を考察すると、上述したように、実施例１−１〜１−１０は押し出し機で作ったフィルムの状態で曲げ弾性率が８．０〜１８．５ＧＰａであるため、その後、Ｔダイ法若しくはインフレーション法等によってシートを形成すればよく、比較例２や比較例４のように曲げ弾性率向上のためのＣＦＲＰのような積層工程や、Ｎｉ薄膜を形成させる工程が必要ない。したがって、実施例１−１〜１−１０は、製造コストの観点からも遮光羽根の適用材料としてより好ましいことが分かった。なお、コストについての評価も表１に示した。○は、製造コストが低いこと、×，△は、製造コストが高いことを夫々示している。
【００７８】
また、遮光性材料であるカーボンブラックを３．０ｗｔ％となるように添加した実施例１−６〜１−１０の曲げ弾性率は、カーボンブラックの存在に係わらず、実施例１−１〜１−５の測定結果と同程度であった。
【００７９】
なお、ＴＧ−ＤＴＡ測定後、光学顕微鏡を用いてホウ酸アルミニウムウイスカが添加された試験サンプル（実施例１−１〜１−１０）を観察したところ、図４のような白色のホウ酸アルミニウムウイスカが観察された。その形状は、針のような形をしており、長さのばらつきはあるものの５０μｍ以下で直径は１μｍ程度であることが確認された。
【００８０】
（光線漏れについて）
上記実施例１−１〜１−１０及び比較例１〜４を用いて、図１に示すようなフォーカルプレーンシャッターユニットの先膜遮光羽根及び後膜遮光羽根をプレス機により打抜き、これらの遮光羽根をユニットに組込んだ後、光線漏れ、すなわち遮光性の評価を行った。その結果を表１に示した。表１において、○は、光源の照度が２万ルクスのときに光線漏れがほとんど起こらなかったこと、×は、光源の照度が２万ルクスのときに光線漏れが度々起こったことを夫々示している。
【００８１】
表１の結果より、光源の照度が２万ルクスのときであっても、実施例１−１〜１−１０及び比較例１〜４の全てについて先膜遮光羽根及び後膜遮光羽根からの光線漏れがほとんど起こらないことが分かった。
【００８２】
また、ウイスカ量４９ｗｔ％（１００μｍ）及び遮光性材料が夫々添加されるが、表面に遮光性膜が形成されていない遮光羽根を作製し、上記と同様の遮光性の評価を行った。この結果、光源の照度が２万ルクスのときに光線漏れが確認された。これにより、光源の照度が２万ルクス以下のときに光線漏れを発生させないためには、遮光羽根に遮光性膜を形成させることが必要であることが分かった。
【００８３】
（耐久性について）
実施例１−１〜１−１０及び比較例１〜４を用いて、図１に示すようなフォーカルプレーンシャッターユニットの先膜遮光羽根及び後膜遮光羽根をプレス機により打抜き、これらの遮光羽根をユニットに組込んだ後、常温常湿下で１／８０００のシャッタースピードで１５万回の開閉試験を行い、夫々の遮光羽根の耐久性を評価した。この評価の結果を表１に示す。表１において、○は、遮光羽根の破損等が発生しなかったこと、×は、遮光羽根の破損等が発生したことを夫々示している。
【００８４】
表１の結果より、比較例１，３としての試験サンプルを除き、実施例１−１〜１−１０及び比較例２，４は、１５万回の開閉試験に対して問題なく、遮光羽根として十分な耐久性能を有することが分かった。
【００８５】
上述した曲げ弾性率、光線漏れ、耐久性、及びコストの評価結果に基づいて、総合評価を行った結果を表１に示した。表１において、○は、総合評価を満足していること、×は、総合評価を満足していないことを夫々示している。
【００８６】
この結果から、実施例１−１〜１−１０が総合評価を満足していること、すなわち、熱可塑性樹脂としてのＲｅｎｙＷ１１０及びＲｅｎｙ６００２の混合材に、強化材としてのホウ酸アルミニウムウスイカを添加して作製された材料は、曲げ弾性率、光線漏れ、耐久性、及びコストの総合的な観点から遮光羽根に適していることが分かった。
【００８７】
（実施例２）
本実施例では、マトリックス材料として株式会社クラレ社製クラペット（登録商標）を使用したこと、及び上記マトリックス材料に添加する強化材として、日本タルク社製のタルクを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法を用いて実施例２−１〜２−６としての試験サンプルを作製した。実施例２−１〜２−６のタルクの重量比を夫々後述の表２に示す。
【００８８】
（曲げ弾性率について）
実施例２−１〜２−６について、実施例１と同様に曲げ弾性率を測定し、その結果を表２に示した。また、測定された曲げ弾性率のタルク量との相関関係を図５のグラフに示した。
【００８９】
【表２】
2006201268.tif 000004
【００９０】
表２では、実施例２−１〜２−６の全てについて、曲げ弾性率が６．０ＧＰａを超えており、マトリックス材料としてのクラペットに、強化材としてのタルクを添加することによって、遮光羽根として必要な曲げ弾性率を容易に確保できることが分かった。
【００９１】
図５の相関関係に示すように、タルク量が１０ｗｔ％であるときに、曲げ弾性率は５．０ＧＰａであり、２０ｗｔ％のときに７．０ＧＰａ、３０ｗｔ％ときに９．０ＧＰａ、及び５０ｗｔ％のときに１２ＧＰａであった。したがって、曲げ弾性率６．０ＧＰａ以上を確保するには、添加するタルク量を２０ｗｔ％以上とすればいいことが分かった。
【００９２】
また、タルク量が５０ｗｔ％であるときに、密度が１．５ｇ／ｃｍ３であった（実施例２−１，２−４）。また、遮光性材料であるカーボンブラックを３．０ｗｔ％となるように添加した実施例２−４〜２−６の曲げ弾性率は、カーボンブラックの存在に係わらず、実施例２−１〜２−３の測定結果と同程度であった。
【００９３】
さらに、上記のように作製した実施例２−１〜２−６としての試験サンプルについて、実施例１と同様の試験を実施し、曲げ弾性率、光線漏れ、耐久性、及びコストの評価を行い、更に、これらの評価結果に基づいて総合評価を行った結果を表２に示す。
【００９４】
この結果から、実施例２−１〜２−６が総合評価を満足していること、すなわち、マトリックス材料としてのクラペットに、強化材としてのタルクを添加して作製された材料は、曲げ弾性率、光線漏れ、耐久性、及びコストの総合的な観点から遮光羽根に適していることが分かった。
【００９５】
（実施例３）
本実施例では、マトリックス材料としてのＲｅｎｙ６００２に、長さが数百μｍであり、直径が２０μｍであるカーボンファイバを１０ｗｔ％混合し、２軸押し出し機を用いて厚さが１００μｍであるシートを作成し、該シートに実施例１と同様の遮光性膜を塗布し、寸法が５０ｍｍ×９．０ｍｍである比較例５としての試験サンプルを作製した。
【００９６】
次に、比較例５の算術平均粗さＲａ及び十点平均粗さＲｚを表面プロファイル測定により測定し、また、実施例１−１〜１−６の算術平均粗さＲａ及び十点平均粗さＲｚを夫々測定した。測定結果を表３に示した。
【００９７】
【表３】
2006201268.tif 000005
【００９８】
表３に示すように、ウイスカ量が４９ｗｔ％（実施例１−１）のときに、算術平均粗さＲａが５．３μｍであり、４３ｗｔ％（実施例１−２）のとき３．５μｍ、３２．５ｗｔ％（実施例１−３）のときに２．３μｍ、２１ｗｔ％（実施例１−４）のときに１．２μｍ、及び１６ｗｔ％（実施例１−５）のときに０．８９μｍであり、具体的には、ウイスカ量と算術平均粗さＲａとは相関関係にあることが分かった。これにより、同サイズのウイスカで比較した場合は、ウイスカ量が増大する程、算術平均粗さＲａが大きくなることが分かった。
【００９９】
また、ウイスカ形状の強化材と繊維形状の強化材との比較のために、上記のように作製した比較例５としての試験サンプルの算術平均粗さＲａを測定した。
【０１００】
表３に示すように、長さが５０μｍ以下であり、直径が１μｍ以下であるウイスカが添加された場合において、ウイスカ量が４９ｗｔ％であるときに算術平均粗さＲａは最大値となり、その値は５．３μｍであった。一方、長さが数百μｍであり、直径が２０μｍであるカーボンファイバが添加された場合は、カーボンファイバ量が１０ｗｔ％であるときに、算術平均粗さＲａが７．０μｍであった。これにより、フィラーサイズが大きくなる程、表面の粗さが大きくなることが分かった。
【０１０１】
また、光学顕微鏡を用いて試験サンプルの表面を夫々観察すると、フィラーがウイスカ形状であるか板形状であるかに係わらず、フィラーの含有量が大きくなる程、表面付近に存在するフィラー量が増え、表面が粗くなることが分かった。これにより、フィラーサイズの小さい材料を強化材として使用することが好ましく、本実施例において作製したシートと同等の厚さであるシートを作製する場合は、長さが５０μｍ以下のフィラーを強化材として用いると、遮光羽根表面の粗さを小さくすることができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学機器用遮光羽根を備えるフォーカルプレーンシャッターユニットを概略的に示す図であり、図１（Ａ）は、フォーカルプレーンシャッターユニットの正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。
【図２】図２は、図１における先膜遮光羽根の部分断面図である。
【図３】ホウ酸アルミニウムウイスカを含有する試験サンプルの曲げ弾性率とウイスカ量との相関関係を示す図である。
【図４】光学顕微鏡を用いてホウ酸アルミニウムウイスカが添加された試験サンプルを観察した結果を示す図である。
【図５】タルクを含有する試験サンプルの曲げ弾性率とタルク量との相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  フォーカルプレーンシャッターユニット
１０  シャッタ地板
１１  先膜遮光羽根
１２  後膜遮光羽根
１１ａ  強化材
１１ｂ  羽根部材
１１ｃ  遮光性膜
【図１】
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【図２】
2006201268.tif 000007
【図３】
2006201268.tif 000008
【図４】
2006201268.tif 000009
【図５】
2006201268.tif 000010