(57)【要約】【課題】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装置を提供する。【解決手段】フォーカルプレンシャッタ装置は、遮光性の羽根１と、羽根１に取り付けられたカシメピン２と、カシメピン２に対して摺動可能に係合して羽根１を開閉作動するアーム５とを含む。カシメピン２とアーム５の材料硬度はほぼ同等か、あるいはカシメピン２の材料硬度の方が硬い。アーム５およびカシメピン２は化学研磨処理を施されている。アーム５はさらに金メッキを施されており、カシメピン２はアーム５よりも表面硬度が高い。摺動側であるアーム５には金メッキを施し展延性及び良好な摺動性を持たせる一方、固定側であるカシメピン２はアーム５よりも表面硬度が硬いものを使用する。これにより、両者間の摩耗を抑制し、画質低下の原因となる摩耗粉の発生を低減化する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光性の羽根と、該羽根に取り付けられたカシメピンと、該カシメピンに対して摺動可能に係合して該羽根を開閉作動するアームとを含むフォーカルプレンシャッタ装置において、
前記カシメピンと前記アームの材料硬度はほぼ同等か、あるいはカシメピンの材料硬度の方が硬く、
前記アームおよび前記カシメピンは化学研磨処理を施されており、
前記アームは金メッキを施されている事を特徴とする
フォーカルプレンシャッタ装置。
【請求項２】
前記カシメピンは前記アームよりも表面硬度が高いことを特徴とする請求項１記載のフォーカルプレンシャッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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装置に関する。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装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォーカルプレンシャッタ装置は、複数枚に分割配置された遮光性の羽根と、各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カシメピンと、このカシメピンに対して摺動可能に係合して各羽根を開閉作動するアームとを含んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
羽根を開閉作動すると、アームとカシメピン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装置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装置を繰り返し駆動すると、羽根の開閉作動に伴うアームとカシメピン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。
【０００４】
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、特開２００１−１５７０８７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。特開２００１−３１１９９７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、特開２００２−１０１３７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装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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、遮光性の羽根と、該羽根に取り付けられたカシメピンと、該カシメピンに対して摺動可能に係合して該羽根を開閉作動するアームとを含むフォーカルプレンシャッタ装置において、前記カシメピンと前記アームの材料硬度はほぼ同等かあるいはカシメピンの材料硬度の方が硬く、前記アームおよび前記カシメピンは化学研磨処理を施されており、前記アームは金メッキを施されている事を特徴とする。又、前記カシメピンは前記アームよりも表面硬度が高い。
【０００６】
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装置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１０μｍ以上で、相当量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、連結アームの穴部と羽根カシメピン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、アームについてはＨｖ（ビッカース硬度）が３００〜５００の材料を使用し、プレス抜きなどで発生したバリを化学研磨により除去し、その上に金メッキを施した。金メッキを施すことによりアームの表面硬度は、Ｈｖ５０〜８０となる。カシメピンに関しては、Ｈｖ３００〜５００の材料を使用し、前加工で生じたバリを化学研磨により除去する。このバリは、例えばプレス加工などで原材料からアームやカシメピンを成形する時後に残る切片などである。摺動側であるアームには金メッキを施し展延性及び良好な摺動性を持たせる一方、固定側であるカシメピンはアームよりも表面硬度が硬いものを使用する。これにより、両者間の摩耗を抑制し、画質低下の原因となる摩耗粉の発生を低減化することが可能である。尚ビッカース硬度Ｈｖは、押込み硬さ試験機の一種であるビッカース硬さ試験機で求めた硬さである。対面角が１３６度の正四角錐型のダイヤモンド圧子に静荷重をかけて硬さを試験する。圧子を測定面に押し付けた時の窪みの表面積を荷重で除した商を以って硬さの大小を決める。この硬さをビッカース硬度Ｈｖと言う。
【０００７】
【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装置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装置は、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。図示しないが先羽根群の下方には後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の根元部には金属材料を加工したカシメピン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。各先羽根１はその根元部においてカシメピン２を介しアーム５及び６に係止されている。後羽根群も同様に図示しない一対のアームによって係止されている。主アーム５には長穴７が設けられており、主アーム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アーム５及びこれと連動する従アーム６は上方に回動する。この回動により先羽根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。
【０００８】
（Ｂ）に示す様に、カシメピン２は羽根１にカシメなどで一体的に取り付けられている。アーム５は、カシメピン２に対して摺動可能に係合し、羽根１を開閉作動する。係る構成において、カシメピン２の外周部と、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。この摩耗粉の発生を抑える為、本発明では材料面及び加工面で対策を施している。第一に、カシメピン２とアーム５の材料硬度はほぼ同等か、あるいはカシメピン２の材料硬度の方が硬くなっている。基本的には、カシメピン２とアーム５の材料硬度をほぼ同等とすることで、いずれか一方に偏った摩耗の進行を抑えることが可能である。場合により、アーム５の材料硬度よりもカシメピン２の材料硬度の方が硬くなっても、摩耗粉の抑制には効果がある。従来、摩耗粉はカシメピン側から多く発生している為、カシメピン側の材料硬度をアーム側の材料硬度とほぼ同等かこれよりも硬くすることがよい。第二に、アーム５やカシメピン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プレス加工など前加工で生じたバリなどを除去する。これにより、摩耗粉の発生を一層抑制できる。第３に、アーム５に金メッキを施し、展延性及び摺動性を持たせている。金メッキを施すことにより、アーム５の表面硬度はＨｖ５０〜８０となり、金メッキを施していないカシメピンの表面硬度の方が高くなる。摺動側であるアーム５に金メッキを施し展延性及び良好な摺動性を持たせる一方、固定側であるカシメピン２はアーム５よりも表面硬度が高い状態を保持することにより、両者の摩耗を抑制している。以上に説明した３つの方策を組み合わせることで、画質低下の原因となる摩耗粉の発生を極力抑制することが可能になった。
【０００９】
異なった材料を用い、異なった表面処理を施して、２種類のアームのサンプルを作成した。これらのサンプルを、図１に示したフォーカルプレーンシャッタ装置に組込み、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。その結果を図２の表に示す。摩耗粉の発生量については定性的な判定を行ない、発生量に応じて×△〇◎の４段階に分けた。×印が最も摩耗粉の発生量が多いレベルであり、◎印が最も摩耗粉の発生量が少ないレベルである。△印は摩耗粉の発生量が比較的多く、〇印は摩耗粉の発生量が比較的少ないレベルである。
【００１０】
サンプル１は、アームの材質として、ＪＩＳ規格で規定するＳＫ４−ＣＳＰを用いている。ＳＫ４−ＣＳＰはバネ用冷間圧延鋼帯であり、その材料硬度はＨｖ３００〜５００程度である。このアームは黒染め処理を施してある。通常、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。更に、無水クロム酸又は重クロム酸カリによるクロメート処理を併用することで耐蝕性を向上させカメラ部品など反射防止の必要な部品に広く使用する。本実施例でアームやカシメピンに適用される黒染め処理はここまでの処理を含む。
【００１１】
一方、サンプル１のアームが係合する相手となるカシメピンについては、材質としてＳＵＳ４１６ＢＦＳを用いた。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。何も処理をしないと、カシメピンの材料ＳＵＳ４１６は、アームの材料ＳＫ４よりも硬度は低い。本例では、ＳＵＳ４１６ＢＦＳに焼入れの熱処理を加えている。この熱処理により、カシメピンのビッカース硬度はＨｖ３００〜５００程度になる。すなわち、焼入れ処理したＳＵＳ４１６ＢＦＳの材料硬度は、アームの材料ＳＫ４とほぼ同等である。焼入れ処理の条件によっては、ＳＫ４よりも硬くすることも可能である。更に、このカシメピンは黒染め処理を行なっている。この黒染め処理は、前述した様にカメラ部品など反射防止の必要な部品に広く使用されている処理である。
【００１２】
上述したサンプル１のアームにつき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、大部分が相手方のＳＵＳカシメピンから発生したものであった。摩耗粉の粒径が大きい程画質に与える影響は大きくなる。特に、粒径が１０μｍを超えた摩耗粉は、画質に悪影響を及ぼす。固定側のカシメピンに摺動側のアームが係合することで、摩耗粉が発生する。特にサンプル１のアームは黒染め処理を施したのみで摺動性の改善を図っておらず、相手方のカシメピンに大量の摩耗粉が発生している。
【００１３】
サンプル２は、同じくＳＫ４−ＣＳＰを素材とするアームであるが、表面処理を黒染めから化学研磨と金メッキの組み合わせに代えている。化学研磨処理は、あらかじめ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。この化学研磨処理に加えて、サンプル２は表面に金メッキを施している。その厚みは０．５μｍ程度である。金メッキを施すことでアームの表面硬度はＨｖ５０〜８０程度まで低下し、良好な摺動性を有する様になる。
【００１４】
尚、サンプル２のアームの係合先となるカシメピンについては、サンプル１の場合と同様に焼入れ処理を施したＳＵＳ４１６ＢＦＳを用いている。但しサンプル１の相手方に用いたカシメピンは黒染め処理であったのに対し、サンプル２のアームの相手方となるカシメピンは化学研磨処理を施してある。
【００１５】
このサンプル２について３万回の耐久試験を行なった結果、摩耗粉の発生量がサンプル１と比較し大幅に減少し結果は〇印であった。発生した摩耗粉の粒径を測定すると１０μｍ以下となっていた。この耐久試験の判定は、サンプル２のアームがデジタルカメラ向けシャッタの部品に適したレベルであることを表わしてある。
【００１６】
更に異なった材料で異なった表面処理を施した試験片を４種類作成し、これについて所定の摺動試験を行なって、表面処理の効果を定性的に調べた。図３は、摺動試験の方法を示す模式図である。図示する様に試験片１１とボール１２をセットし、試験片１１の方を左右に摺動させる。５ｍｍの距離を毎分１００往復するスピードで摺動させる。この動作を１０分間行なった。尚、試験片１１がアームに相当し、ボール１２がカシメピンに相当する。ボール１２はボール固定治具１３に固定されており、５０ｇの荷重が加えられている。
【００１７】
図４に摺動試験の結果を示す。試験片とボールの摺動部分を走査型電子顕微鏡で観察し、削れ量を定性的に判定した。その結果は、×△〇◎の４段階に分けて表わしている。×印が最も削れ量が多く、◎は最も削れ量が少ないレベルである。△印は比較的多くの削れが発生し、〇印は比較的少ない削れが発生したレベルである。
【００１８】
試験片は４種類作成した。材質としては前述したＳＫに加えＳＰＣＣを用いている。ＳＰＣＣは冷間圧延鋼板である。ＳＫについては表面を黒染め処理（ＦＢＣ）した試験片としている。ＳＰＣＣについてはＰｄメッキ、Ａｕメッキ、Ｎｉメッキをそれぞれ施した３種類の試験片を作成した。一方、カシメピンに相当するボールについては、材質としてＳＵＳ３０４とＳＵＪ−２を採用した。ＳＵＳ３０４はステンレス鋼である。ＳＵＪ−２は高炭素クロム軸受け鋼材である。ＳＵＪ−２については表面にＰｄメッキ、Ａｕメッキ、Ｎｉメッキを施したものを用意した。これら４種類の試験片１１と５種類のボールの組み合わせでそれぞれ図３に示した摺動試験を行なった。
【００１９】
図４の表図から明らかな様に、アームに相当する試験片側に金メッキを施す一方、カシメピンに相当するボール側はメッキ処理を施していない組み合わせの時、◎で最良の結果が得られている。摺動側となる試験片には金メッキを施してその表面硬度を下げる一方、固定側となるボールの表面硬度は高い状態を保持している。係る組み合わせで、摩耗の発生を防ぐことができる。この摺動試験結果をアームとカシメピンに適用したのが本発明である。すなわち、摺動側のアームに金メッキを施して表面硬度を下げ摺動性を良好にする一方、カシメピンの表面硬度はアームよりも高く保っておき、その摩耗を抑制している。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、アーム及びカシメピンの表面を化学研磨処理で平滑化し、更にアームの表面に展延性及び潤滑性を有する金をメッキすることで、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装置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装置の耐久試験結果を示す表図である。
【図３】摺動試験の方法を示す模式図である。
【図４】摺動試験結果を示す表図である。
【符号の説明】
１・・・羽根、２・・・カシメピン、５・・・アーム
【図１】
2004029532.tif 000003
【図２】
2004029532.tif 000004
【図３】
2004029532.tif 000005
【図４】
2004029532.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月2日(2002.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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