(57)【要約】【課題】  耐久性の高いシャッタ装置を提供する。【解決手段】  開口部３６と溝３７を有するシャッタ基板３０と、溝３７に沿って移動する駆動ピン４０と、駆動ピン４０を介してシャッタ基材３０と相対運動するアーム部材１２，２２と、アーム部材１２，２２に取り付けられて開口部３６を開閉するシャッタ羽根１１，２１とを備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面にめっき処理により形成された第１層と、
前記第１層より硬度が高く、前記第１層の表面にめっき処理により形成された第２層とを備えることを特徴とするアーム部材。
【請求項２】
前記第１層は電気ニッケルめっき処理により形成されることを特徴とする請求項１に記載のアーム部材。
【請求項３】
前記第２層は、無電解ニッケルめっき処理を行ってから熱処理を行って形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアーム部材。
【請求項４】
前記第１層のビッカース硬度は１５０以上４５０以下であり、
前記第２層のビッカース硬度は４５０以上８００以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーム部材。
【請求項５】
前記基材は、チタン、チタン合金、アルミ、アルミ合金の少なくとも一つを材質とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーム部材。
【請求項６】
開口部と溝とを有するシャッタ基板と、
前記溝に沿って移動する駆動ピンと、
前記駆動ピンを介して前記シャッタ基材と相対運動する請求項１〜５のいずれか１項に記載のアーム部材と、
前記アーム部材に取り付けられて前記開口部を開閉するシャッタ羽根とを備えることを特徴とするシャッタ装置。
【請求項７】
基材の表面にめっき処理を行って第１層を形成する工程と、
前記第１層の表面にめっき処理を行って前記第１層より硬度の高い第２層を形成する工程とを備えることを特徴とするアーム部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーム部材、シャッタ装置およびアーム部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャッタ装置の一つであるフォーカルプレーンシャッタは、シャッタ基板と複数枚の分割羽根とに回転自在に連結されて平行リンクを構成する主アームと従アームとを有している。主アームとシャッタ基板とは、主アームに形成された駆動ピン孔に係合する駆動ピンにより、主アームが回動軸を中心として回動可能に軸支されている。また、各アームと各分割羽根とは、連結ピンにより回転可能に軸支されている。このような平行リンク構成により、各分割羽根がシャッタ基板の露光窓の外部で折り畳まれた開放状態と露光窓を覆う遮蔽状態とを繰り返してシャッタレリーズを行うようになっている。
【０００３】
しかしながら、近年開発が進んでいるデジタルカメラにもフォーカルプレーンシャッタが用いられており、ユーザはフィルム消費の問題から開放されて必然的にシャッタレリーズの回数が多くなっているという現状がある。そして、シャッタレリーズの回数が増すほど駆動ピンとアームの駆動ピン孔との摩擦が進行してしまい、シャッタ精度が低下したり摩擦により生じた磨耗粉がＣＣＤなどの撮像素子に堆積してしまうというおそれがあった。
【０００４】
そこで、従来では、連結ピン（加締ピンともいう）とアームの材質や硬度を規定してシャッタ装置の耐摩耗性を向上させる提案がなされている。
【特許文献１】特開２００４−３２５５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のアーム部材を備えるシャッタ装置では耐久性が十分でないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、耐久性の高いアーム部材、シャッタ装置およびアーム部材の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、アーム部材において、基材（１２１）の表面にめっき処理により形成された第１層（１２２）と、前記第１層より硬度が高く、前記第１層の表面にめっき処理により形成された第２層（１２３）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項６に記載の発明によれば、シャッタ装置において、開口部（３６）と溝（３７）とを有するシャッタ基板（３０）と、前記溝に沿って移動する駆動ピン（４０）と、前記駆動ピンを介して前記シャッタ基材と相対運動する請求項１〜５のいずれか１項に記載のアーム部材（１２，１３，２２，２３）と、前記アーム部材に取り付けられて前記開口部を開閉するシャッタ羽根（１１，２１）とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項７に記載の発明によれば、アーム部材の製造方法において、基材（１２１）の表面にめっき処理を行って第１層（１２２）を形成する工程と、前記第１層の表面にめっき処理を行って前記第１層より硬度の高い第２層（１２３）を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐久性の高いアーム部材と、そのアーム部材を備えるシャッタ装置の提供が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態による一眼レフデジタルカメラの全体構成図である。一眼レフデジタルカメラ１では、カメラボディ２に撮影レンズ３が交換可能に取り付けられる。カメラボディ２は、クイックリターンミラー４、ペンタプリズム５、接眼レンズ６、サブミラー７、焦点検出装置８、撮像素子９およびシャッタ装置１００を備えている。シャッタ装置１００は、フォーカルプレーンシャッタと呼ばれるものであり、撮像素子９に近接して配置されている。また、撮影レンズ３は、その鏡筒内にレンズ、絞りなどからなる撮影光学系を有する。
【００１３】
撮影レンズ３を透過した被写体からの光束Ｌは、クイックリターンミラー４により図中上方に反射され、ペンタプリズム５および接眼レンズ６を介して撮影者の目に達する。一方、光束Ｌの一部はクイックリターンミラー４を透過し、サブミラー７により図中下方に反射されて焦点検出装置８へ導かれる。不図示のレリーズボタンが押されると、シャッタ装置１００が動作を開始し、クイックリターンミラー４とサブミラー７が跳ね上げられて撮影光路から退避する。撮影レンズ３を透過した光束Ｌは撮像素子９へ導かれ、撮像素子９の受光面に被写体像が形成される。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態によるシャッタ装置１００の分解斜視図である。図３はシャッタがチャージされた状態の正面図である。図４はレリーズボタンが押されて露光動作が終了した状態の正面図である。
【００１５】
シャッタ装置１００は、先幕１０、後幕２０およびシャッタ基板３０を備えている。シャッタ基板３０と先幕１０とは、後述の駆動ピン４０と回動軸５０と連結ピン（図示省略）によって連結されている（図３および図４参照）。また、シャッタ基板３０と後幕２０の連結にも駆動ピン４０と回動軸５０と連結ピンが用いられている（図３および図４参照）。
【００１６】
シャッタ基板３０は、撮影レンズ３側に位置する第１基板３１と撮像素子９側に位置する第２基板３２とを備えている。また、シャッタ装置１００は、第１基板３１と第２基板３２との間に配置される遮光板３３、中間板３４およびスペーサ３５などを備えている。シャッタ基板３０は、撮像素子９と略同形状に形成されて光束Ｌを透過させる開口部３６を略中央部に有している。また、シャッタ基板３０は、シャッタ基板３０を貫通する２つの円弧溝３７を開口部３６の側方で上下に配置するように有している。なお、本実施形態の円弧溝３７は、シャッタ基板３０を貫通するものとしたが、後述のように駆動ピン４０が内側に沿って移動可能であれば良く、シャッタ基板３０を貫通しない溝状のものであっても良い。
【００１７】
先幕１０は、４枚の遮光羽根（シャッタ羽根）１１と先幕主アーム１２と先幕従アーム１３とを有している。先幕主アーム１２には、シャッタ基板３０と先幕主アーム１２を回動可能に連結する回動軸５０が貫通する軸受孔１４が形成されている。また、先幕主アーム１２には、先幕主アーム１２を支持しながら円弧溝３７に沿って移動する駆動ピン４０が貫通する駆動ピン孔１５が形成されている。さらに、先幕主アーム１２には、遮光羽根１１を連結ピンにより取り付ける４つの連結孔１６が形成されている。同様に、先幕従アーム１３には、軸受孔１４と４つの連結孔１６とが形成されている。連結孔１６にそれぞれ連結ピンを嵌合させてから、連結ピンを４枚の遮光羽根１１に加締めることにより、先幕主アーム１２および先幕従アーム１３と遮光羽根１１とが連結されている。連結ピンは加締ピンとも呼ばれる。
【００１８】
後幕２０は、４枚の遮光羽根（シャッタ羽根）２１と後幕主アーム２２と後幕従アーム２３とを有している。先幕１０と同様に、後幕主アーム２２には、シャッタ基板３０と後幕主アーム２２とを回動可能に連結する回動軸５０が貫通する軸受孔２４が形成されている。また、後幕主アーム２２には、後幕主アーム２２を支持しながら円弧溝３７に沿って移動する駆動ピン４０が貫通する駆動ピン孔２５が形成されている。さらに、後幕主アーム２２には、遮光羽根２１を連結ピンにより取り付ける４つの連結孔２６が形成されている。同様に、後幕従アーム２３には、軸受孔２４と４つの連結孔２６とが形成されている。ここで、先幕主アーム１２、先幕従アーム１３、後幕主アーム２２、後幕従アーム２３をまとめてアーム部材とも呼ぶ。
【００１９】
図３では、第２基板３２に形成された開口部３６を、先幕１０の４枚の遮光羽根１１で覆う遮蔽状態にあり、後幕２０の遮光羽根２１は、開口部３６の上方に重なり合って収容されることにより開口部３６を開放する開放状態にある。すなわち、先幕１０が遮蔽状態、後幕２０が開放状態にあって、露光を阻止している。
【００２０】
図４では、先幕１０の遮光羽根１１は、開口部３６の下方に重なり合って開口部３６を開放する開放状態にあり、後幕２０の４枚の遮光羽根２１で第１基板３１に形成された開口部３６を覆う遮蔽状態にある。すなわち、先幕１０が開放状態、後幕２０が遮蔽状態にあって、露光を阻止している。
【００２１】
回動軸５０はシャッタ基板３０に植設されており、先幕主アーム１２、後幕主アーム２２、先幕従アーム１３および後幕従アーム２３をそれぞれ回動可能に支持して平行リンク機構を構成する。駆動ピン４０は、図示しない駆動機構に接続されており、レリーズボタンからの信号に応じて円弧溝３７に沿って移動するようになっている。駆動ピン４０が円弧溝３７に沿って移動すると回動軸５０を回転中心として円弧運動することとなり、その動きに従って先幕主アーム１２と先幕従アーム１３又は後幕主アーム２２と後幕従アーム２３がシャッタ基板３０に対して相対運動されて先幕１０又は後幕２０の走行（露光動作）が行われる。
【００２２】
図３のシャッタチャージ状態から図４の露光動作終了状態までのシャッタ動作は次の順番で行われる。先ず、レリーズボタンが押されると、遮光羽根１１が先幕従アーム１３と先幕主アーム１２の回動により、開口部３６の上から下へ走行して開口部３６を開いていく。開口部３６が開かれると、撮影レンズ３からの光束Ｌが撮像素子９に導かれ、露光が開始される。露光開始後一定時間経過すると、開口部３６の上方に重なり合っていた遮光羽根２１が後幕従アーム２３と後幕主アーム２２の回動により、走行を開始しつつ展開して開口部３６を覆っていく。
【００２３】
遮光羽根２１は、駆動ピン４０がブレーキ部材３８に衝突して先幕主アーム１２、後幕主アーム２２の回動が急停止することにより、走行の終了直前で急激に運動エネルギーを失って停止する。遮光羽根２１が開口部３６を完全に遮蔽した時点で露光動作が終了する。
【００２４】
図５は、本発明の実施の形態によるシャッタ装置１００の先幕主アーム１２を模式的に示す部分断面図である。先幕主アーム１２は、チタンを用いた基材１２１と、基材１２１の表面に電気ニッケルめっきによって形成された第１層１２２と、第１層１２２の表面に無電解ニッケルめっきによって形成された第２層１２３とを有する。図示されるように、駆動ピン孔１５の内周面にも第１層１２２および第２層１２３が形成されている。
【００２５】
基材１２１は、金属素材を主として１５０μｍ程度の厚みで成形されるものである。金属素材としては、例えば、チタン、チタン合金、アルミ、アルミ合金が挙げられ、少なくとも一つを主とする材質とすればよい。基材１２１の硬度は、先幕主アーム１２の耐久性の観点からは高い方が好ましいが、本実施形態においてはビッカース硬度でＨｖ１５０程度であればよい。
【００２６】
第１層１２２は、基材１２１の表面全体に３μｍ（膜厚ばらつき±１μｍ以下）程度の厚みで形成されるものである。第１層１２２の硬度は基材１２１の硬度より高く、Ｈｖ１５０〜４５０程度であり、先幕主アーム１２の靭性を向上させている。第１層１２２の材質に特に制限は無いが、基材１２１との密着性、駆動ピン４０との摺動性、黒色化処理の利便性などの観点からニッケルが好ましい。また、第１層１２２の形成方法も特に限定されないが、後述する第２層１２３を形成するための熱処理の際に硬度を変化させないために、電気めっきにより形成するのが好ましい。
【００２７】
第２層１２３は、第１層１２２の表面全体に１２μｍ（膜厚ばらつき±２μｍ以下）程度の厚みで形成されるものである。第２層の材質に特に制限は無いが、その上下の層（本実施形態においては第１層１２２）との密着性、駆動ピン４０との摺動性、黒色化処理の利便性などの観点からニッケルが好ましい。第２層１２３の硬度は第１層１２２の硬度より高く、Ｈｖ４５０〜８００程度であれば先幕主アーム１２の強度を十分に向上させることができる。また、第２層１２３の硬度は、磨耗性向上の理由から、Ｈｖ６００〜７５０Ｈｖ程度が好ましい。第２層１２３の形成方法も特に限定されないが、材質としてニッケルを用いる場合には、硬度を向上させるために、無電解ニッケルめっきにより成膜した後に熱処理（後に詳述）を行って形成するのが好ましい。
【００２８】
ここで、第１層１２２と第２層１２３の硬度について述べると、第２層１２３の硬度は第１層１２２の硬度の１．０〜５．３３倍である。また、磨耗性向上の理由から、１．５〜２．０倍が好ましく、１．８〜２．０倍がより好ましい。
【００２９】
第１層１２２および第２層１２３は、駆動ピン４０との摩擦や衝撃に耐えるという観点から少なくとも駆動ピン孔１５の周辺部に形成されていれば良いが、先幕主アーム１２の全域に渡って破断を防止するためには、基材１２１の表面全域に渡って形成するのが好ましい。また、基材１２１の表面には、第１層１２２および第２層１２３以外の中間層などを形成することとしても良い。さらに、先幕主アーム１２の構成について説明したが、後幕主アーム２２についても同様である。なお、軸受孔１４や連結孔１６の周囲に生じる摩擦や衝撃力によりアーム部材が破損することを防止するために、先幕従アーム１３と後幕従アーム２３も同様の構成とすることとしてもよい。
【００３０】
また、本実施形態におけるアーム部材によれば、基材１２１の表面に第１層１２２と硬度のより高い第２層１２３とを形成するので、第１層１２２で先幕主アーム１２の靭性を向上させるとともに第２層１２３で先幕主アーム１２の強度を向上させることが可能である。したがって、先幕主アーム１２の破断や駆動ピン孔１５の孔広がりを防止することができ、シャッタ装置１００の耐久性を十分なものとすることが可能である。
【００３１】
本実施形態におけるシャッタ装置１００の先幕主アーム１２の製造方法は、基材１２１を構成する材質からなる平板状シートに、軸受孔１４、駆動ピン孔１５、連結孔１６などを穿設するとともに先幕主アーム１２の形状になるように平板状シートを打ち抜いて基材１２１を準備する。その後、基材１２１に電気ニッケルめっき処理を施して第１層１２２を形成する。第１層１２２が基材１２１の表面全体に形成されると、第１層１２２の表面全体に無電解ニッケルめっき処理を施す。無電解ニッケルめっき処理が終わると、第２層１２３の硬度を高くするための熱処理を行った。なお、これらの成膜処理は、基材１２１の各孔の内周部にも行った。また、先幕主アーム１２の製造方法について説明したが、その他のアーム部材の製造方法についても同様である。
【００３２】
ここで、一連のシャッタ動作では、駆動ピン４０が円弧溝３７に沿って動くことにより先幕主アーム１２又は後幕主アーム２２を回動させるので、露光動作の度に駆動ピン４０と駆動ピン孔１５，２５との間で摺動による摩擦が生じる。また、駆動ピン４０をブレーキ部材３８に衝突させてアーム部材の停止を行うので、シャッタ動作の度にアーム部材は停止の際の衝撃力を受けることとなる。この摩擦および衝撃力は、駆動ピン４０と駆動ピン孔１５，２５との間でシャッタをレリーズする度に繰り返し発生する。ここで、従来は、デジタルカメラでは、ユーザがフィルム消費の心配をせずに済むので、銀塩フィルム用のカメラよりも必然的にシャッタレリーズ回数が多くなる傾向にある。そのため、近年のシャッタ装置では摩擦や衝撃力の負荷が増えているという問題があった。
【００３３】
本実施形態に係るシャッタ装置１００においては、上述した衝撃力によりアーム部材の駆動ピン孔１５，２５が変形（例えば、孔拡がり）したりアーム部材に微小なクラックが生じるなどの損傷を防止し、また、衝撃や摺動により駆動ピン孔１５，２５が磨耗するのを防止して磨耗粉の発生を抑制することが可能である。
【００３４】
そして、アーム部材の破損などを防止することにより、シャッタ装置１００の耐久性が向上し、一眼レフデジタルカメラ１のシャッタ性能の低下が防止できる。また、磨耗粉の発生も防止することができるので、磨耗粉による撮像素子９の受光面の汚染を防止して、良好な画質で撮影が可能である。
【００３５】
また、従来ではアーム部材の損傷などを防止するために、アーム部材を厚くして駆動ピン４０から受ける圧力を分散させる方法も考えられていたが、本実施形態によればアーム部材を厚く形成する必要も無く、アーム部材の重量が増加してシャッタ速度が遅くなってしまうおそれもない。
【００３６】
また、先幕従アーム１３と後幕従アーム２３も同様の構成とすることにより、回動軸５０や連結ピンから軸受孔１４，２４や連結孔１６，２６に与えられる摩擦や衝撃力に対する耐久性も向上させて、アーム部材の破損を防止してシャッタ装置１００の耐久性もより向上させることができる。
【００３７】
[実施例]
次に、本実施の形態によるシャッタ装置１００の耐久試験とその結果について説明する。
【００３８】
まず、厚さ１５０μｍのチタン基材１２１に、直径１．６ｍｍの駆動ピン孔１５、軸受孔１４および連結孔１６を形成する。その後、厚さ３μｍ（膜厚ばらつき±１μｍ）の電気ニッケルめっきによる第１層１２２と厚さ１２μｍ（膜厚ばらつき±２μｍ）の無電解ニッケルめっきによる第２層１２３とを成膜した後に３００℃で１時間の熱処理を施して先幕主アーム１２を形成した。基材１２１の硬度は１５０Ｈｖ、第１層１２２の硬度は４００Ｈｖ、第２層１２３の硬度は７５０Ｈｖであった。同様にして先幕従アーム１３、後幕主アーム２２および後幕従アーム２３も形成した。
【００３９】
シャッタ基板３０と遮光羽根１２〜１４を、先幕主アーム１２、先幕従アーム１３、回動軸５０、駆動ピン４０および連結ピンを用いて取り付ける。同様に、シャッタ基板３０と遮光羽根２１を、後幕主アーム２２、後幕従アーム２３、回動軸５０、駆動ピン４０および連結ピンを用いて取り付けてシャッタ装置１００とする。
【００４０】
一方、本実施形態によるシャッタ装置１００と同じ連結構造をもつが、第１層を形成せずに無電解ニッケルめっきにより厚さ１５μｍのニッケル層を成膜した後に３００℃で１時間の熱処理を施して形成したチタン製のアーム部材を用いたシャッタ装置をこの耐久試験の比較例とした。ニッケル層の硬度は７５０Ｈｖであった。なお、第１層の有無以外の条件は実施例と同じであり、アーム部材の外形寸法も同じである。
【００４１】
耐久試験では、幕速（シャッタ羽根の走行速度に対応）２．９ｍｓｅｃで２０万回の繰り返しシャッタレリーズを実施した。耐久試験後、比較例のシャッタ装置ではアームの駆動ピン孔の孔広がりや破損が多発したが、本実施形態のシャッタ装置１００では、駆動ピン孔１５，２５の孔広がりや損傷は認められなかった。
【００４２】
なお、本実施形態においては第１層１２２と第２層１２３をニッケルにより形成したが、第２層１２３の方が硬度が高ければよく、材質や形成方法は変更可能である。また、基材１２１の材質としてのチタン合金やアルミ合金における金属元素の構成比率も変更可能である。
【００４３】
また、アーム部材、シャッタ基板３０および遮光羽根１１，２１の取り付け方法にも特に制限は無く、駆動ピン４０、回動軸５０および連結ピンの形状や寸法は適宜調整することとしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態のシャッタ装置１００およびアーム部材を用いたフォーカルプレーンシャッタは、一眼レフデジタルカメラに限らず、フィルムタイプの一眼レフカメラにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態の一眼レフデジタルカメラの概略構成図である。
【図２】本実施形態のシャッタ装置の分解斜視図である。
【図３】本実施形態のシャッタ装置がチャージされた状態の正面図である。
【図４】本実施形態のシャッタ装置が露光動作を終了した状態の正面図である。
【図５】本実施形態のアーム部材の部分断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
一眼レフデジタルカメラ    １
シャッタ装置    １００
先幕    １０
遮光羽根    １１，２１
先幕主アーム    １２
基材    １２１
第１層    １２２
第２層    １２３
先幕従アーム    １３
軸受孔    １４，２４
駆動ピン孔    １５，２５
連結孔    １６，２６
後幕    ２０
後幕主アーム    ２２
後幕従アーム    ２３
シャッタ基板    ３０
開口部    ３６
円弧溝    ３７
駆動ピン    ４０
回動軸    ５０
【図１】
2008242183.tif 000003
【図２】
2008242183.tif 000004
【図３】
2008242183.tif 000005
【図４】
2008242183.tif 000006
【図５】
2008242183.tif 000007