(57)【要約】【課題】シャッタ羽根の耐久性を向上する。【解決手段】本発明のシャッタ羽根は、樹脂基板と、前記樹脂基板の両面にバインダー樹脂内に黒色粒子を含んだ黒色被膜と、を備え、前記樹脂基板の厚みは、前記樹脂基板の両面に設けられた前記黒色被膜の合計の厚みよりも厚く、前記樹脂基板のガラス転移温度は、前記バインダー樹脂のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。またシャッタ羽根を備える光量調節装置としてもよい。また、この光量調節装置を備える光学機器としてもよい。 【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板と、
前記樹脂基板の両面にバインダー樹脂内に黒色粒子を含んだ黒色被膜と、を備え、前記樹脂基板の厚みは、前記樹脂基板の両面に設けられた前記黒色被膜の合計の厚みよりも厚く、
前記樹脂基板のガラス転移温度は、前記バインダー樹脂のガラス転移温度よりも高いことを特徴とするシャッタ羽根。
【請求項２】
前記バインダー樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又は、ポリアミドイミド樹脂であり、
前記樹脂基板は、ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ羽根。
【請求項３】
前記シャッタ羽根は、開口径Ｌ０ = ７.７ｍｍ、スチールボール半径ｒ = １.５ｍｍの機械的バルジ試験において、柔軟性が１０％以上、かつ破断荷重が３０Ｎ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のシャッタ羽根。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のシャッタ羽根と、
前記シャッタ羽根を駆動させる駆動軸と、
前記シャッタ羽根と突き当たるストッパ部と、を備え、
前記シャッタ羽根が、前記ストッパ部と突き当たった後に、
前記駆動軸は、前記駆動軸と前記ストッパ部とが前記シャッタ羽根を挟みこむように駆動する
ことを特徴とする光量調節装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光量調節装置を備えたことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等に用いられるシャッタ羽根及び光量調節装置、そして、光量調節装置を備えた光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラ等に搭載されるカメラ用シャッタ装置としては、撮影光路用の開口部を開閉するように地板に対して回転自在に設けられた羽根部材と、この羽根部材を駆動する駆動軸を回動するモータ等を備えたものが知られている（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述した特許文献１の光量調節装置では、羽根部材の長孔に駆動軸を挿入し、その駆動軸を長孔に沿って繰り返し往復動作させて羽根部材に動力を伝達する。このような光量調節装置では、羽根部材がその羽根部材に駆動力を伝達する部材から繰り返し物理的な衝撃を受けるため、羽根部材の耐久性が問題となる。このようなシャッタには、羽根部材としてＰＥＴ材の両面に遮光性の黒色被膜を設けたものが好んで用いられる。
【０００５】
シャッタスピードを上げて撮影するためには、羽根部材をより高速に移動させるため、シャッタ羽根は高耐久であることが望まれている。本発明は、優れた耐久性を実現できるシャッタ羽根を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明のシャッタ羽根は、樹脂基板と、前記樹脂基板の両面にバインダー樹脂内に黒色粒子を含んだ黒色被膜と、を備え、前記樹脂基板の厚みは、両面に設けられた前記黒色被膜の合計の厚みよりも厚く、前記樹脂基板のガラス転移温度は、前記バインダー樹脂のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、繰り返し高速に羽根部材を移動しても、高耐久であるシャッタ羽根を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である光量調節装置（開放状態）の構成を示す正面図。
【図２】本発明の一実施形態である光量調節装置（遮光状態）の構成を示す正面図。
【図３】本発明のシャッタ羽根の構成を示す断面図。
【図４】機械的バルジ試験で用いた測定装置の略図。
【図５】機械的バルジ試験における柔軟性算出に必要なパラメータ説明図。
【図６】本発明の一実施形態である光量調節装置を備えた撮像装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１及び図２は、本発明の一実施形態である光量調節装置の構成を示している。
【００１１】
これらの図において、羽根部材１、２はそれぞれ回転軸穴１ａ、２ａ及び駆動軸穴部１ｂ、２ｂ（不図示）を有している。回転軸穴１ａ、２ａには、地板３に設けられた回転軸３ａ、３ｂが回転可能に嵌合しており、駆動軸穴１ｂ、２ｂには、マグネットロータと一体に構成される駆動軸４が嵌挿されている。マグネットロータの回転に伴って駆動軸４が移動するため、回転軸３ａ、３ｂに嵌合した回転軸穴１ａ、２ａを中心に遮光羽根１、２が回転し、地板３の中央に設けられた光通過口３ｃを解放したり、覆ったりすることになる。
【００１２】
このとき、図１の開状態において、羽根部材１の当接部１ｆは、地板３のストッパ部３ｅと当接している。図２の閉状態において、羽根部材１の当接部１ｅは、地板のストッパ部３ｄと当接している。羽根部材２についても開状態、閉状態それぞれストッパ部３ｄ、３ｅに当接する。
【００１３】
以上の構成のシャッタ装置において、巻線コイルに通電すると、ヨークとの磁気的作用によりマグネットロータがその通電方向に従って回転し、シャッタ羽根１、２の駆動軸穴１ｂ、２ｂに挿通されている回転軸４が回転する。よって、シャッタ羽根１、２はその回動方向へ各々の回転軸穴１ａ、２ａを中心に、例えば図２に示す全閉状態から図１に示す開放状態まで回転する。一方、巻線コイルへの通電方向を反対にすると、マグネットロータが逆方向に回転し、駆動軸４も逆方向に回動する。よって、シャッタ羽根１、２は図１に示す開放状態から図２に示す全閉状態まで回転する。
【００１４】
ところで、シャッタ羽根１、２を開放状態から全閉状態へ回転させたとき、シャッタ羽根１は、図２に示すように、その当接部１ｅが地板３のストッパ部３ｅと突き当たり、シャッタ羽根２は、図１に示すように、その当接部１ｆが地板３のストッパ部３ｄと突き当たる。一方、シャッタ羽根１、２を全閉状態から開放状態へ回転させたとき、シャッタ羽根１は、図１に示すように、その当接部１ｆが地板３のストッパ部３ｅと突き当たり、シャッタ羽根２は、図１に示すように、その面部２ｆが地板３のストッパ部３ｄと突き当たる。なお、シャッタ羽根１がバウンドしないように、２ｃが地板３のストッパ部３ｄと突き当たり、面部１ｄが地板３のストッパ部３ｄと突き当たった後にも、駆動軸４は、逆方向にわずかに回動し駆動軸４とストッパ部３ｄとがシャッタ羽根１を挟みこむような動作をする。シャッタ羽根２についてもシャッタ羽根１と同様に駆動軸４とストッパ部３ｅがシャッタ羽根２を挟み込むような動作をする。
【００１５】
シャッタ羽根の１、２の作成方法について詳述する。
【００１６】
（黒色被膜）
黒色被膜は、バインダー樹脂と、黒色粒子とを含んでおり、以下、順次説明される。黒色被膜には、黒色被膜の強度を強化するフィラーを含んでいてもよい。
【００１７】
黒色被膜に含有されるフィラーは、粒状、繊維状、板状または無定形状の無機化合物または有機化合物で、常温で固体粒子のものである。フィラーとしては、架橋アクリル樹脂ビーズなどの有機系や、シリカ、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、マグネシウムなどの無機系のいずれのものも用いることができ、これらの１種または２種以上を混合して用いることもできる。その中でも、分散性・低コストなどの観点から、無機系フィラー、特に、シリカが好適に用いられる。無機系のフィラーは、加熱される場合に形状の変形が少なく扱いやすい。本発明の実施例において、フィラーとしてシリカ粒子を用いたが、各種強化繊維を用いてもよい。強化繊維としては、塗装の厚みが５〜１０μｍ程度であるため４μｍ以下の大きさが好ましい。セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）が好ましく用いられる。ＣＮＦの繊維件は、１〜１００ｎｍである。また、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）であれば、塗装膜を強化するフィラーとしても黒色粒子としても作用する。ＣＮＴの繊維径は０．４〜５０ｎｍである。
【００１８】
黒色被膜中におけるフィラーの含有率は、黒色被膜の強度を強化するために、一実施形態では０．５質量％以上、別の実施形態では１．０質量％以上、さらに別の実施形態では２．０質量％以上とすることができる。フィラーの含有率は、黒色被膜の接合性を向上させるために、一実施形態では１０．０質量％以下、別の実施形態では８．０質量％以下、さらに別の実施形態では５．０質量％以下とすることができる。
【００１９】
黒色被膜に含有するバインダー樹脂は、黒色粒子を分散・保持させる常温で液体状または固体状の樹脂である。一実施形態では、好ましい表面形態を得るために、バインダー樹脂は、黒色粒子およびフィラーを均一に分散した黒色被膜塗布液を形成できる液体状の樹脂とすることができる。
【００２０】
バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂が好ましく用いられる。これらの１種または２種以上を混合して用いることもできる。アクリル樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、９０〜１３０℃、エポキシ樹脂のＴｇは１１０〜２３０℃である。ポリアミドイミド樹脂のＴｇは、２５０〜２９０℃である。
【００２１】
黒色被膜中におけるバインダー樹脂の含有率は、基板と黒色被膜との接着性を向上させるために、一実施形態では６０質量％以上、別の実施形態では６５質量％以上、さらに別の実施形態では７０質量％
以上とすることができる。バインダー樹脂の含有率は、十分な遮光性を得るために、一実施形態では８５質量％以下、別の実施形態では８０質量％以下、さらに別の実施形態では７５質量％以下とすることができる。
【００２２】
黒色被膜に含有される黒色粒子は、粒状、繊維状、板状または無定形状の無機化合物または有機化合物で、常温で固体粒子のものであり、バインダー樹脂を黒色に着色させ、好適に遮光性を付与させることができるものである。黒色粒子の平均粒径は、黒色被膜への分散性を向上させるために、分散性を向上させるために、一実施形態では０．０１μｍ以上、別の実施形態では０．０５μｍ以上、さらに別の実施形態では０．１μｍ以上とすることができる。黒色粒子の平均粒径は、黒色被膜の遮光性を向上させるために、一実施形態では２．０μｍ以下、別の実施形態では１．０μｍ以下、さらに別の実施形態では０．５μｍ以下とすることができる。
【００２３】
一実施形態では、黒色粒子としては、カーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックの平均粒径は、充分な遮光性を得るため１μｍ未満とすることが好ましく、０．５μｍ以下とすることがより好ましい。黒色粒子の平均粒径は、体積基準の粒子径分布の５０％累積値として、動的光散乱方式の粒度分布測定装置などにより測定されるものである。
【００２４】
また、黒色被膜中における黒色粒子の含有率は、黒色被膜の遮光性を向上させるために、一実施形態では５質量％以上、別の実施形態では１０質量％以上、さらに別の実施形態では１５質量％以上とすることができる。黒色粒子の含有率は、基板との接着性および被膜強度を向上させるために、一実施形態では３０質量％以下、別の実施形態では２０質量％以下、さらに別の実施形態では１８質量％以下とすることができる。
【００２５】
黒色被膜の厚さは、黒色被膜の遮光性および黒色被膜自体の強度を向上させるために、一実施形態では０．５μｍ以上、別の実施形態では１．０μｍ以上、さらに別の実施形態では３．０μｍ以上とすることができる。黒色被膜の厚さは、基板および炭素繊維強化樹脂層との密着性を向上させるために、一実施形態では１５．０μｍ以下、別の実施形態では１０．０μｍ以下、さらに別の実施形態では７．０μｍ以下とすることができる。
【００２６】
黒色被膜は、以下のように形成することができる。上述のバインダー樹脂、黒色粒子（カーボンブラックなど）、フィラーを含む黒色被膜塗布液が予め準備される。黒色被膜塗布液が、ディップコート、ロールコート、バーコート、ダイコート、ブレードコート、エアナイフコート等の従来公知の塗布方法により、基板（プラスチック材など）の表面に塗布され、乾燥させた後、必要に応じて加熱・加圧などが施される。なお、黒色被膜塗布液の溶媒は、水や有機溶剤、水と有機溶剤との混合物などを用いることができる。
【００２７】
なお、図３では、基板４２の両面に黒色被膜４３が配置され、黒色被膜４３のバインダー樹脂がフィラー４５、４６、及び、黒色粒子４７、４８を覆っている。
【００２８】
（基板）
基板は、黒色被膜を設けることができる板状部材である。使用可能なプラスチック材としては、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム等の合成樹脂フィルムが挙げられる。一実施形態では、ポリイミドフィルムが用いられ、ポリイミドフィルム（デュポン社製、）は、Ｔｇが４１０℃であり、黒色被膜のバインダー樹脂のアクリル樹脂（Ｔｇは１２００℃）よりもＴｇが高い。本発明の実施例において、基板のＴｇがバインダー樹脂のＴｇよりも高いと優れた耐久性があることが示された。より好ましくは、黒色被膜のバインダー樹脂のＴｇの２倍以上３．５倍以下である。これは、繰り返しの負荷が発生した場合に、衝撃が熱として蓄積されるが、Ｔｇが高い基板を用いるとガラス転移に至らず変形量が少ないためと考えられる。また、本発明におけるシャッタ羽根は、樹脂基板に黒色被膜を塗装した後に、プレスによる打ち抜きによって得られるため、ストッパに衝突する羽根端面は、黒色被膜よりも樹脂基板の面積の方が大きい。そのため、黒色被膜の耐久性よりも樹脂基板の耐久性が羽根全体に占める割合が大きく、衝突の衝撃を逃がすために、塗装は柔軟性を備える方が好ましい。従って、ストッパ３ｅ、ストッパ３ｄに衝突する部分と駆動軸４と衝突する部分にプラスチック材が露出することが好ましく、当接部１ｅ、２ｅ、駆動軸穴１、２ｂの側面は、図３に示す構成となっていることが好ましい。本実施例では、当接部１ｅ、２ｅ、駆動軸穴１、２ｂの側面を図３に示す構成とするために、プラスチック材の両面に黒色塗装を施した後にシャッタ羽根１、２をプレスによる打ち抜いている。シャッタ羽根１、２の全周を図３に示す側面とした状態で、シャッタ装置に組み込むと低コストで耐久性の高いシャッタ羽根を生産することができる。
【００２９】
プラスチック材の厚さは、シャッタ駆動を高速にするために、一実施形態では５μｍ以上、
別の実施形態では１０μｍ以上、さらに別の実施形態では２０μｍ以上とすることができる。羽根全体の剛性を確保するため、プラスチック材の厚みは、両面の黒色被膜の合計の厚みよりも厚い。
【００３０】
なお、プラスチック材の表面に黒色被膜が形成される際、プラスチック材と黒色被膜との接着性を向上させる観点から、プラスチック材に対して、必要に応じてＵＶオゾン処理、またはコロナ処理を行なうこともできる。なお、カーボン黒色顔料や他の顔料を含有させた合成樹脂フィルムは、内部に微細な有色粒子を含むため、基板の厚さが薄くなっていくと微細な有色粒子の大きさが基板の平面性に与える影響が相対的に大きくなる。
【００３１】
シャッタ羽根全体の厚さは、強度を向上させるために施形態では２０μｍ以上とすることが好ましい。シャッタ羽根全体の厚さは、シャッタ羽根を軽量化するために、一実施形態では６０μｍ以下、とすることが好ましい。
【００３２】
次に、基板を構成するプラスチック材として、ポリイミドフィルム（デュポン社製１００Ｈ、厚さ２５μｍ)が用いられた。また、ポリイミドフィルムの表面に黒色被膜を形成するため、アクリル系樹脂からなるバインダー樹脂を７２質量％、カーボンブラック（平均粒径０．１μｍ）を１３質量％、フィラーとなるシリカ粒子（平均粒径３μｍ）を４質量％含む遮光膜用塗布液が準備された。ポリイミドフィルムの両面に遮光膜用塗布液が、それぞれバーコート法により、乾燥時の平均厚さが７〜８μｍとなるように塗布され、乾燥されて黒色被膜が形成され、本実験例で使用する黒色被膜を設けたポリイミド製シャッタ羽根基材が作製された。ポリイミド製シャッタ羽根基材を図１、２に示す形状にプレスにより打ち抜きシャッタ羽根を得た。
【００３３】
ここで、羽根部材１、２の機械的特性について好ましい値を詳述する。羽根部材１、２は、機械的バルジ試験における柔軟性が１０％以上、かつ破断荷重が３０Ｎ以上である。柔軟性が１０％未満だと、羽根部材１、２が駆動軸４から繰り返し物理的な衝撃を受けると塑性変形し駆動軸穴１ｂ、２ｂの形状が保てず、所望の露光時間４得られない場合がある。また、破断荷重が３０Ｎ未満だと、羽根部材１、２が駆動軸４から繰り返し物理的な衝撃を受けると破断する場合がある。
【００３４】
図４に機械的バルジ試験で用いた測定装置の略図を示す。試料５を試料台６に置き、ネジ７を使用しクランプリング８を固定する。クランプリング８には円形の開口部がある。試料５下部からスチールボール９をつけたスピンドル１０を上部へ送る。試料５が変形し破断するまでゆっくりスピンドル１０を送る。スピンドル１０の送りを、モータを用いて自動的に行うようにし測定の再現性をよくしている。また、試料５の破断した時の荷重を計測できるようにしている。
【００３５】
試料５の柔軟性Ｄは図５にしたがって次のように求められる。
【００３６】
【数１】
2019045621.tif 000003
【００３７】
よって破断した時のｄ値を計測することで柔軟性Ｄを求めることができる。上述した機械的バルジ試験は、Ｌ０ = ７.７ｍｍ ｒ = １.５ｍｍで実施したものである。
【００３８】
羽根部材１、２は、ポリイミド樹脂を基材としたものが好ましい。樹脂材料は、繰返し外力を受ける疲労過程においてひずみ軟化と呼ばれる剛性率の低下や粘弾性損失による発熱があり、この熱が材料内部に蓄積される。この発熱現象は、負荷荷重または、変位の２乗と周波数に比例し、樹脂のガラス転位点近傍では急激に増えるので、ガラス転位点が高いポリイミド樹脂を使用することが好ましいためである。
【００３９】
図６には、上述した一実施形態である光量調節装置を搭載したデジタルスチルカメラ（撮像装置）を示す。
【００４０】
カメラ２０１は、鏡筒ユニット２０２を有する。該鏡筒ユニット２０２内には、撮像光
学系の一部として光量調節装置２００が組み込まれている。光量調節装置２００を含む撮像光学系を通った被写体からの光束は、撮像素子２０３の受光面上に被写体像を形成する。ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子２０３は被写体像を光電変換し、該撮像素子２０３からの出力信号を処理することで画像が生成される。
【００４１】
撮像に際して、光量調節装置２００が高速で開閉動作（シャッタ動作）することで、高
画質の画像を得ることができる。
【００４２】
また、上記実施形態において説明した羽根部材の形状は例に過ぎず、請求項の記載範囲に含まれる羽根部材であれば他の形状を有してもよい。
【００４３】
表１に一実施形態である光量調節装置において、シャッタスピード１/４０００で２０万回シャッタを動作させたときの評価結果を示す。問題が生じなかったものを〇とした。
【００４４】
実施例１は、羽根部材１、２として、２５μｍのポリイミド樹脂フィルム（Ｔｇは４１０℃）に約８.５μｍの遮光膜（アクリル樹脂のＴｇ１２０℃）を両面に塗装したものを使った。機械的バルジ試験における柔軟性が１０％以上、かつ破断荷重が３０Ｎ以上であり、２０万回シャッタを動作しても問題は生じなかった。
【００４５】
実施例２は、羽根部材１、２として、ポリイミドマトリックス中に平均５ｎｍのナノシリカ粒子を分散した３８μｍのフィルム（Ｔｇは３３８℃）に約３.５μｍの遮光膜（Ｔｇはポリアミドイミド樹脂２７５°）を両面に塗装したものを使った。機械的バルジ試験における柔軟性が１０％以上、かつ破断荷重が３０Ｎ以上であり、２０万回シャッタを動作しても問題は生じなかった。
【００４６】
また、比較例１は、羽根部材１、２として、２５μｍのＰＥＴフィルム（Ｔｇは８０℃）に約８.５μｍの遮光膜（アクリル樹脂のＴｇは１２０℃）を両面に塗装したものを使った。機械的バルジ試験における破断荷重が３０Ｎ未満であり、シャッタ動作させたが２０万回に至る前に駆動軸穴が変形し、所望の露光時間が得られなくなった。
【００４７】
【表１】
2019045621.tif 000004
【符号の説明】
【００４８】
１、２  遮光羽根
１ａ、２ａ  回転軸穴
１ｂ、２ｂ  駆動軸穴
３  地板
３ａ、３ｂ  回転軸
３ｃ  光通過口
３ｄ、３ｅ  ストッパ部
４  駆動軸
５  試料
６  試料台
７  
８  ボール
９  スピンドル
１０  ネジ
２００    光量調節装置
２０１    カメラ
２０２    鏡筒ユニット
２０３    撮像素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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